KR100722626B1 - 인쇄회로기판용 수지적층판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판용 수지적층판에 관한 것으로, 액정 폴리에스테르 수지에 액정 폴리에스테르 섬유로 된 직포 또는 부직포를 함침시켜 낮은 유전율 및 손실값을 가져 고주파(GHz이상) 대역에서 사용 가능하며, 우수한 열적 특성 및 높은 신뢰성을 바탕으로 우수한 가공성 특성 등을 갖는 인쇄회로기판용 수지적층판을 제공한다.
인쇄회로기판, 수지적층판, 액정 폴리에스테르 섬유, 직포, 부직포, 폴리에스테르 수지

Description

인쇄회로기판용 수지적층판 및 그 제조방법 {Laminate for printed circuit board and preparing method thereof}
도 1은 본 발명에 따른 인쇄회로기판용 수지적층판의 제조과정을 설명하기 위한 공정흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인쇄회로기판용 수지적층판을 이용한 동박적층판의 제조과정을 설명하기 위한 공정흐름도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
10 : 액정 폴리에스테르 직포 또는 부직포 공급부
20 : 액정 폴리에스테르 용액 함침부
30 : 건조부
40 : 인쇄회로기판용 수지적층판
50 : 동박 공급부
60 : 적층(build-up)부
70 : 가열가압부
80 : 트리밍부
90 : 동박적층판
본 발명은 인쇄회로기판용 수지적층판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 액정 폴리에스테르 수지에 액정 폴리에스테르 섬유로 된 직포 또는 부직포를 함침시켜 고주파에서도 저 유전율 및 저 유전율 손실계수를 가지며, 우수한 열적 특성을 갖는 인쇄회로기판용 수지적층판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
기존의 패키지用 기판에 사용되는 프리프레그(Prepreg)와 동박적층판(CCL: Copper Clad Laminate)에는 BT(Bismaleimide Triazine) 수지 및 에폭시 수지(High Tg FR-4) 등이 주로 사용되고 있다.
또한, 이러한 BT 또는 에폭시 수지(Varnish)에 직조유리섬유(Glass Fabric)를 함침하여 B-스테이지 상태의 프리프레그를 제조하고, 이렇게 제조된 여러 장의 프리프레그와 동박을 적층 및 가열·압착하여 동박적층판을 제조한다.
이중에서도 에폭시 수지보다는 BT 수지를 많이 사용하는데, 그 이유는 BT 수지의 열적 특성(High Tg) 및 전기적 특성, 동박과의 접착성(Peel Strength) 등이 에폭시 수지보다 우수하고 구조적으로 매우 안정하기 때문이다.
특히, 열적 특성이 중요한데, 그 이유는 패키지用 기판이 높은 신뢰성을 요구하기 때문이다. 즉, Tg 전후로 열팽창계수(CTE)가 달라지므로 공정상 불균일 부 피수축에 의하여 패키지用 기판의 파단(Brittle) 및 휨불량(Warpage)이 발생될 수 있고, 제조 공정 중 Tg 전후로 불균일한 열팽창 및 열수축이 반복됨으로써 잔류응력이 발생하여 계면분리(Delamination) 및 휨(Warpage)과 같은 최종제품의 잠재불량으로 나타날 수 있기 때문이다.
이러한 특성을 가지고 있는 기존의 패키지用 재료의 경우, 열팽창계수는 낮으나 유전율이 약 6.2 정도로 높은 직조유리섬유(예를 들어, E-Glass type Glass Fabric)에 BT 또는 에폭시 수지를 함침시켜 사용하기 때문에, 보통 유전율이 3.5∼4 정도로 크며, 손실값 또한 높아서 고주파(GHz)대역에서 사용하기가 어려운 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 크게 다음과 같은 두가지 방향으로 연구가 이루어지고 있다. 구체적으로는, 열팽창계수가 매우 우수하나 유전율 및 손실값이 높은 유리직물섬유를 대체하여 기판재료를 개발하는 경우와, BT 또는 에폭시 수지를 대체하여 더욱 낮은 유전율 및 손실값을 갖는 기판재료를 개발하는 경우이다.
첫번째로서 유리직물섬유를 대체하는 경우로는 유전율이 낮으며 손실값이 적은 액정 고분자 부직포(Non-Woven Fabric)를 이용하여 기존의 BT 또는 에폭시 수지에 함침하여 제조하는 방법이다. 이와 같은 경우 유리직물섬유의 높은 유전율 및 손실값을 크게 낮출 수 있으나, 기존의 BT 또는 에폭시 수지의 경우 고주파에서 사용하기에는 유전율이 너무 높고 손실값이 상승하며, Tg(약 180℃) 이상의 온도에서 급격한 열팽창이 발생하는 문제점을 가지고 있다.
두번째로서 기존의 BT 또는 에폭시 수지보다 훨씬 낮은 유전율 및 손실값을 갖는 절연재료인 테프론을 사용하여 열팽창계수가 뛰어난 유리직물섬유와 기판재료를 만드는 방법이다. 이와 같은 경우, 낮은 유전율 및 손실값을 가지며 열팽창계수 또한 우수한 장점은 가지고 있으나, 가격이 매우 비싸며 가공성이 떨어지는 단점을 가지고 있다.
한편, 열가소성 액정 고분자(LCP: Liquid Crystal Polymer)의 경우, 현재 연성(Flexible) 및 경연성(Rigid & Flexible) 기판(PCB) 재료인 연성 동박적층필름(FCCL : Flexible Copper Clad Laminate)으로 사용되고 있는 폴리이미드(PI)를 대체할 수 있는 재료로 각광받고 있다. 그 이유는 폴리이미드가 가지고 있는 단점(수분흡수율이 높고 이에 따른 치수불안정 및 유전율(Dk)과 손실값(Df)이 큼)을 액정 고분자가 해결할 수 있기 때문이다. 또한 고주파(High Frequency, GHz 帶域)에서도 낮은 유전율(Dk) 및 손실값(Df)을 가짐으로써 전기적 특성 또한 매우 우수하다.
이와 같이, 종래기술에 따른 액정 고분자의 경우 유전율과 손실값이 낮은 우수한 전기적 특성과 낮은 열팽창계수 등의 장점을 바탕으로 연성 및 경연성 기판에서 폴리이미드를 대체하는 기판재료 및 층간 절연자재로 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
특히, 일본 및 미국 등의 화학회사를 중심으로 현재 연성 동박적층필름(FCCL) 및 절연필름을 생산하고 있으며, 기판업체와 공동으로 고주파(GHz) 대역 및 차세대 연성·경연성 기판(RF, FPCB)으로의 적용 및 개발이 진행되고 있다. 또한, 이러한 우수한 특성을 가지고 있는 액정 고분자를 패키지用 기판(Substrate)으로 사용하기 위한 연구도 일부 이루어지고 있다.
그러나, 이러한 우수한 특성을 갖는 액정 고분자만을 단독으로 사용하는 경우, 강성도 특성(Stiffness)이 결여되어 경성 및 경연성 기판용에만 그 적용이 국한되고, 반도체 패키지用 기판으로는 적용이 어려운 단점이 있다.
따라서, 고주파영역에서 사용 가능하도록 저 유전율 및 손실값을 가지며, 열팽창계수 또한 낮아서 높은 신뢰성을 가짐과 동시에 가격이 저렴하고 가공성이 우수한 새로운 패키지用 기판재료의 개발이 절실한 실정이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 액정 고분자의 장점을 최대한 이용하는 동시에 단점인 약한 강성도(Stiffness)를 보완하여 패키지用 기판으로 적용하기 위하여, 액정 고분자 수지에 보강재로서 액정 고분자 직포(LCP Woven Fabric) 또는 액정 고분자 부직포(LCP Non-Woven Fabric)를 사용한 인쇄회로기판용 수지적층판 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 면에 따르면:
액정성 용융점이 280∼360℃인 액정 폴리에스테르 수지에, 유전율이 2.5∼3.0이고 액정성 용융점이 260∼350℃인 액정 폴리에스테르 섬유로 된 직포(woven fabric) 또는 부직포(non-woven fabric)를 함침시켜 된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 수지적층판이 제공된다.
여기서, 상기 액정 폴리에스테르 수지의 액정성 용융점이 상기 액정 폴리에스테르 섬유의 액정성 용융점보다 낮은 것이 바람직하다.
상기 액정성 폴리에스테르 수지는 하기 화학식 1, 2, 3 및 4로 표시되는 반복 단위를 포함하고, 상기 화학식 1, 2, 3 및 4로 표시되는 반복 단위의 함량은 상기 액정성 폴리에스테르 수지 중 각각 20 내지 70몰%, 7 내지 30몰%, 7 내지 30몰% 및 7 내지 30몰%인 것이 바람직하다.
-O-Ar1-CO-
-CO-Ar2-CO-
-O-Ar3-O-
-X-Ar4-Y-
상기 식에서, Ar1 내지 Ar4는 각각 서로 같거나 다르게, C6∼C12의 아릴기이고, X는 -NH-이며, Y는 -O- 또는 -NH-이다.
한편, 상기 액정 폴리에스테르 섬유의 평균 굵기가 1∼15㎛인 것이 바람직하다.
상기 수지적층판 중 상기 액정 폴리에스테르 섬유로 된 직포 또는 부직포의 함침량은 5∼60중량%인 것이 바람직하다.
상기 액정 폴리에스테르 수지에는 또한 실리카, 알루미나, 산화티탄, 탄산칼슘, 카본 및 흑연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 필러(filler)가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 면에 따르면, 하기 단계들을 포함하는 인쇄회로기판용 수지적층판의 제조방법이 제공된다:
(a) 유전율이 2.5∼3.0이고 액정성 용융점이 260∼350℃인 액정 폴리에스테르 섬유로 된 직포 또는 부직포를 제공하는 단계;
(b) 상기 액정 폴리에스테르 섬유로 된 직포 또는 부직포를, 용매와, 액정성 용융점이 280∼360℃인 액정 폴리에스테르 수지를 포함하는 액정 폴리에스테르 용액에 함침시키는 단계;
(c) 상기 함침된 액정 폴리에스테르 직포 또는 부직포를 건조시키는 단계; 및
(d) 상기 건조된 액정 폴리에스테르 직포 또는 부직포를 복수장 적층한 후 가열, 가압처리하여 적층시키는 단계.
여기서, 상기 (c) 단계는 50∼200℃의 온도에서 30분 내지 2시간동안 수행되는 것이 좋고, 상기 (d) 단계는 200∼400℃의 온도에서 30분 내지 4시간동안 수행 되는 것이 좋다.
또한, 상기 (c) 및 (d) 단계는 불활성 분위기 하에서 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 면에 따르면, 본 발명에 따른 수지적층판의 적어도 일면에 동박(Cu Foil)이 적층되어 된 것을 특징으로 하는 동박적층판이 제공된다.
본 발명의 또 다른 면에 따르면, 외층 회로층, 적어도 하나의 내층 회로층, 및 상기 각 회로층 사이에 전기적 도통을 위해 형성된 도통홀을 포함하는 절연층을 포함하여 구성되되, 상기 절연층이 본 발명에 따른 수지적층판인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판이 제공된다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 액정 고분자 수지와, 액정 고분자 직포 또는 액정 고분자 부직포를 이용하여 유전율과 손실값이 모두 낮아 고주파(GHz)대역에서 사용할 수 있으며, 또한 낮은 수분 흡습성 및 치수안정성, 열적 특성 등이 우수하여 향후 인쇄회로기판의 고성능화 및 소형화에 크게 기여할 수 있는 새로운 타입의 기판재료가 제공된다.
참고를 위하여, 기판재로로서 사용되는 액정 폴리에스테르, 폴리이미드, BT(Bismaleimide Triazine) 및 에폭시의 주요 특성을 하기 표 1에 정리하여 나타내었다.
FPCB用 패키지 기판用
액정 폴리머 폴리이미드 BT 고 Tg 에폭시
수분흡수율(%) <0.1 1.3∼1.5 0.35 0.36
열팽창계수(<Tg) (CTE) ppm/℃ X 17 20 15 13.9
Y 17 20 15 15.1
Z - - 45 55
흡습팽창계수 (CHE) ppm/%RH <5 28 - -
유전 상수 (Dk) @1GHz 2.8∼3.0 3.3∼3.5 4.7 4.2
손실 계수 (Df) @1GHz 0.002∼0.003 >0.01 0.013 0.019
한편, 도 1에 본 발명에 따른 인쇄회로기판용 수지적층판의 제조과정을 설명하기 위한 공정흐름도를 나타내었는 바, 이를 참조하여 본 발명의 인쇄회로기판용 수지적층판의 제조방법을 설명한다.
우선, 액정 폴리에스테르 섬유로 된 직포 또는 부직포를 준비한다(10).
상기 액정 폴리에스테르 섬유는 후술되는 액정 폴리에스테르 수지에 보강재로서 함침되어 적절한 강도 특성, 우수한 드릴가공성 및 저 유전율과 손실계수 특성을 부여하는 동시에 우수한 열적 특성을 부여하도록 평균 굵기가 1∼15㎛이고 유전율이 2.5∼3.0이며, 액정성 용융점이 260∼350℃, 바람직하게는 320∼350℃인 것이 좋다. 이러한 물성 범위의 액정 폴리에스테르 섬유는 패키지용 재료에 사용 가능한 강성도(stiffness)를 바탕으로 높은 내열성 및 낮은 유전율, 수분 흡수율 등을 가지고 있어서 현재 사용되고 있는 유리직물섬유가 가지고 있는 문제점(예를 들어, 높은 유전율 및 손실값)을 해결할 수 있다.
상기 액정 폴리에스테르 섬유는 상술한 요구특성을 충분히 만족시키는 것이라면 특별히 한정되지 않고 당해분야에 공지된 모든 것이 사용가능하다.
다음으로, 상기 액정 폴리에스테르 섬유로 된 직포 또는 부직포를, 용매와 액정성 용융점이 280∼360℃인 액정 폴리에스테르 수지를 포함하는 액정 폴리에스테르 용액에 함침시킨다(20).
상기 용매는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 비양성자성 용매 또는 할로겐 원자를 함유하고 있는 용매를 사용하는 것이 좋다. 상기 용매의 사용량은 상기 액정성 폴리에스테르 수지를 용해시킬 수 있는 한 특별히 한정되지 않으며 용도에 따라서 적절히 선택할 수 있는데, 상기 용매 100중량부에 대하여 액정 폴리에스테르의 함유량이 1∼100중량부, 바람직하게는 작업성과 경제성을 고려하여 5∼15중량부인 것이 좋다.
상기 액정 폴리에스테르 수지의 용융점은 낮은 유전율 및 손실계수 특성과, Tg 전후 열팽창계수를 낮게 유지시킬 수 있도록 280∼360℃, 바람직하게는 300∼320℃인 것이 좋다. 특히 상기 액정 폴리에스테르 수지는 함침되는 액정 고분자 섬유보다 낮은 용융점을 가지고 있어야 하는 바, 이는 후술되는 예비건조와 고온에서의 적층 및 열처리를 통한 수지 적층판 제조시 액정 고분자 수지의 열변형 온도 이상에서 액정 고분자 섬유로 된 직포 또는 부직포의 물성 변화 없이 열처리 공정 수행을 가능하게 한다.
상기 액정 폴리에스테르 수지는 상술한 요구특성을 충분히 만족시키는 것이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하기로는 하기 화학식 1, 2, 3 및 4로 표시되는 반복 단위를 포함하는 것이 좋다:
화학식 1
-O-Ar1-CO-
화학식 2
-CO-Ar2-CO-
화학식 3
-O-Ar3-O-
화학식 4
-X-Ar4-Y-
상기 식에서, Ar1 내지 Ar4는 각각 서로 같거나 다르게, C6∼C12의 아릴기이고, X는 -NH-이며, Y는 -O- 또는 -NH-이다.
바람직하게는, 상기 화학식 1, 2, 3 및 4로 표시되는 반복 단위의 함량은 상기 액정성 폴리에스테르 수지 중 각각 20 내지 70몰%, 7 내지 30몰%, 7 내지 30몰% 및 7 내지 30몰%인 것이 요구특성 발현 측면에서 가장 적합하다.
한편, 상기 함침시간은 특별히 한정되는 것은 아니나, 본 발명의 수지적층판 중 상기 액정 폴리에스테르 섬유로 된 직포 또는 부직포의 함침량이 5∼60중량%가 되도록 적절히 조절하여 수행할 수 있다.
상기 액정 폴리에스테르 용액에는 또한 열팽창계수를 보다 낮추고 수분 흡습량 감소 및 강도(Modulus) 증가 등의 효과를 부가적으로 얻기 위하여 필요에 따라 필러(filler)가 더 첨가될 수 있으며, 이외에도 통상의 첨가제로서 상용화제, 염료, 안료, 대전방지제 등이 더 첨가될 수 있다.
상기 필러의 예로는 실리카(Silica), 알루미나(Alumina), 산화티탄(Titan), 탄산칼슘 등의 무기계와 카본(Crbon), 흑연(Graphite) 등의 유기계를 들 수 있으며, 이로부터 선택된 하나 또는 2 이상을 병합하여 사용할 수 있다. 상기 필러는 0.1∼10㎛의 평균입경을 갖는 것이 바람직하며, 그 이상의 크기는 응집이 되기 쉽고 표면의 평활성을 손상시키기 때문이다. 상기 필러의 함유량은 경제성 대비 요구되는 특성 발현면에서 상기 액정 폴리에스테르 용액 중 5∼60부피%가 바람직하며, 특히 10∼40부피%인 것이 더욱 바람직하다.
다음으로, 상기 함침된 액정 폴리에스테르 직포 또는 부직포를 50∼200℃의 온도에서 30분 내지 2시간동안, 바람직하게는 100∼150℃의 온도에서 1 내지 2시간동안 예비건조시킨 후, 원하는 두께만큼 복수장을 적층한 후 200∼400℃의 온도에서 30분 내지 4시간동안, 바람직하게는 200∼280℃의 온도에서 1 내지 2시간동안 가열, 가압하여 적층하고, 완전건조 및 열처리(30)를 통해 용매를 제거하고 최종 수지적층판(40)을 얻는다.
한편, 상기 수지적층판(40) 제작시 당해분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 공지된 바에 따라 수지적층판의 일면 또는 양면에 동박(Cu Foil)을 함께 적층하여 동박적층판을 제작할 수 있다.
여기서, 가열, 가압 및 열처리 할 경우에는 액정 폴리에스테르 직포 또는 부직포 그리고 액정 폴리에스테르 수지의 용융점을 모두 고려하여 진행하여야 한다.
즉, 다양한 두께 및 접착강도 향상시키고 기판의 디라미네이션 및 크랙을 방지하기 위하여, 경우에 따라 액정 폴리에스테르 수지의 열변형온도 이상, 즉 용융점 이상의 온도에서 열처리 과정을 수행하되, 액정 폴리에스테르 섬유의 열변형온도 이하, 즉 용융점 이하의 온도에서의 적층과정이 요구될 수 있는 바, 목적하는 바에 따라 액정 폴리에스테르 직포 또는 부직포 그리고 액정 폴리에스테르 수지의 용융점을 모두 고려하여 열처리과정의 온도를 적절히 설정하여 수행한다.
상기 건조단계는 통상의 공기분위기(air) 또는 질소(N2) 등의 불활성 분위기하에서 수행될 수 있으나, 바람직하기로는 불활성 분위기 하에서 수행되는 것이 좋다.
상기 예비건조 조건이 너무 높은 온도에서 실시될 경우 급격한 용매증발에 따른 수축이나 휨 등이 발생할 수 있으며, 또한 복수장 적층 및 열처리하는 경우 너무 높은 온도에서 가열, 가압하면 액정 폴리에스테르 직포 및 부직포의 물성변화를 초래할 수 있으므로 유의해야 한다.
상술한 바와 같이, 기존의 프리프레그의 경우 미경화인 B-스테이지 상태이므로 높은 온도에서 장시간 가열·압착하여 경화 및 적층하는 공정이 필수적으로 요구되었으나, 본 발명의 방법에 따라 액정 고분자 수지를 사용하는 경우, 상기 액정 고분자 수지가 열가소성 특성을 가지므로 단시간 내에 가열·압착하여 적층할 수 있어 비용 및 시간을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 미경화인 B-스테이지 상태의 프리프레그는 제품의 변형 때문에 약 3개월 정도 밖에 보관할 수 없는 단점이 있으나, 본 발명에 따른 수지적층판의 경우 이러한 변형의 문제가 전혀 없기 때문에 취급이 매우 용이하다고 할 수 있다.
덧붙여, 본 발명의 액정 고분자도 Tg 이후에 열팽창이 발생하지만 통상의 열경화성 수지에 비하여 매우 낮으며, 선택적으로 필러를 사용함으로써 열팽창계수를 보다 낮출 수 있을 뿐 아니라 수분 흡습량 감소 및 강도(Modulus) 증가 등의 부가적인 효과를 얻을 수 있는 이점이 있다.
또한, 이러한 동박적층판 또는 수지적층판은 통상의 인쇄회로기판 제조공정에 적용되어 외층 또는 내층용 기판, 또는 각 회로층 사이의 절연층으로 사용될 수 있다.
본 발명의 수지적층판을 이용한 동박적층판의 제조과정을 일례를 들어 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
여러 층의 수지적층판(40)을 조도가 형성되어 있는, 예를 들어, 약 18㎛ 이하의 두께를 갖는, 동박(전해동박 또는 압연동박)(50)과 적층(60)하여 V-Press 혹은 가열롤 등의 가열가압수단을 이용하여 가열·가압한 후(70), 절단(Trimming) 및 최종검사(80)를 통하여 다양한 두께를 가지는 동박적층판(CCL)(90)으로 제조할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 기존 공정을 변경하지 않고 추가공정 없이 기존의 기판재료(프리프레그 및 동박적층판)를 제조하는 방법과 동일한 제조공정을 통해서 보다 우수한 특성을 갖는 기판재료를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 액정 고분자 수지와, 액정 폴리에스테르 직포 또는 부직포를 이용하여 제작되는 수지적층판과 동박적층판은 기존의 열경화성 수지와 비교하여 유전율과 손실값이 매우 낮아 고주파대역에서 사용할 수 있으며, 열팽창계수 또한 매우 낮아서 패키지用 기판재료에서 요구하는 높은 신뢰성을 만족할 수 있다.
뿐만 아니라, 난연성 확보를 위해 기존의 에폭시수지 등에 사용되는 브롬(Br), 염소(Cl) 등을 함유하지 않으므로 할로겐 프리(Halogen Free)가 가능하며 내열성이 매우 뛰어나 솔더링(Soldering)에 사용되는 납(Pb)의 사용규제에 따른 납 프리(Pb Free) 또한 대능 가능하므로 친환경적인 기판재료로 사용이 가능하다.
아울러, 통상의 에폭시 수지와 유리직물섬유를 사용하여 된 수지적층판의 단점 중 하나인 드릴가공성 문제(드릴마모도)와, 드릴 및 라우터 공정시 가루가 발생(이물불량 및 오픈/쇼트 불량의 원인이 됨)하는 문제점을 해결할 수 있다.
이하 하기 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
N-메틸 피롤리돈(methyl pyrrolidone) 용매 100중량부에 대하여 액정성 용융점이 약 300℃인 액정 폴리에스테르 수지 10중량부가 용해된 액정 폴리에스테르 용액을 준비한다. 여기에 평균 굵기가 약 10㎛이고 유전율이 2.8이며 액정성 용융점이 약 330℃인 액정 폴리에스테르 섬유로 된 부직포(Kuraray社, VECRUS)를 상온에서 약 8분 동안 함침시킨다. 이를 질소 분위기 하에서 약 100℃의 온도에서 약 1시간 동안 예비 건조시킨 후, 약 250℃의 온도에서 2시간 동안 동박과 함께 가열 압착한 후 열처리하여 완전 건조시켜 본 발명에 따른 동박적층판을 제조하였다. 이로부터 얻은 동박적층판의 유전율, 손실계수, 열팽창계수 및 수분 흡수율 등을 각각 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 1
액정 폴리에스테르 용액 대신 BT 바니쉬를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 제작된 동박적층판의 유전율, 손실계수, 열팽창계수 및 수분 흡수율 등을 각각 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 2
액정 폴리에스테르 용액 대신 에폭시 바니쉬를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 제작된 동박적층판의 유전율, 손실계수, 열팽창계수 및 수분 흡수율 등을 각각 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 3
액정 폴리에스테르 용액 대신 PTFE 바니쉬를 사용하고, 액정 폴리에스테르 섬유로 된 부직포 대신 유리직물섬유를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 제작된 동박적층판의 유전율, 유전율 손실값, 열팽창계수 및 수분 흡수율 등을 각각 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
유전율 @1GHz <2.8 3.1∼3.3 2.9∼3.1 2.6
손실계수 @1GHz <0.0015 0.0035 0.0027 0.002
열팽창계수 18 20∼30 20∼30 9.5
수분 흡수율 <0.02 0.18 1.2 <0.02
표 2에 나타낸 바와 같이, 종래기술에 따라 BT 수지와 액정 폴리에스테르 부직포를 사용하여 제작된 동박적층판의 경우(비교예 1)와, 에폭시 수지와 액정 폴리에스테르 부직포를 사용하여 제작된 동박적층판의 경우(비교예 2) 열팽창계수가 높고 고주파대역에서 사용하기에는 상대적으로 높은 유전율 및 손실값 특성을 보였다. 또한, PTFE 수지와 유리직물섬유를 사용하여 제작된 동박적층판의 경우(비교예 3), 유전율 및 손실값, 수분 흡수량 등이 모두 낮으나 상대적으로 고가의 제조비용이 들고 가공성이 불량하며 접착성이 좋지 않아 다층기판으로 제작할 경우 문제가 있다. 반면, 본 발명에 따라 액정 폴리에스테르 수지와 액정 폴리에스테르 부직포를 사용하여 제작된 동박적층판의 경우(실시예 1)에는, 저 유전율과 손실값 특성을 가지며 열적 특성 또한 우수할 뿐 아니라, 가공성도 우수하였다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 인쇄회로기판용 수지적층판 및 그 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기존의 패키지用 기판재료로 사용되고 있는 열경화성 수지(BT & 에폭시)와 유리직물수지(Glass Fabric)를 대신하여 액정 폴리에스테르 수지와 액정 폴리에스테르 직포 또는 부직포를 이용하여 수지적층판을 제작함으로써 유전율과 손실값이 낮아서 고주파(GHz)대역에서 사용 가능할 뿐 아니라, Tg 이후의 열팽창계수가 낮고 가공성이 우수하여 높은 신뢰성을 구현할 수 있다.
또한, 이러한 향상된 물성을 바탕으로, 본 발명의 수지적층판은 고주파에서의 적용 및 높은 신뢰성을 요구하는 반도체 패키지用 기판에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

Claims (13)

  1. 액정성 용융점이 280∼360℃인 액정 폴리에스테르 수지에, 유전율이 2.5∼3.0이고 액정성 용융점이 260∼350℃인 액정 폴리에스테르 섬유로 된 직포(woven fabric) 또는 부직포(non-woven fabric)를 함침시켜 된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 수지적층판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액정 폴리에스테르 수지의 액정성 용융점이 상기 액정 폴리에스테르 섬유의 액정성 용융점보다 낮은 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 수지적층판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 액정 폴리에스테르 수지가 하기 화학식 1, 2, 3 및 4로 표시되는 반복 단위를 포함하고, 상기 화학식 1, 2, 3 및 4로 표시되는 반복 단위의 함량이 상기 액정성 폴리에스테르 수지 중 각각 20 내지 70몰%, 7 내지 30몰%, 7 내지 30몰% 및 7 내지 30몰%인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 수지적층판:
    화학식 1
    -O-Ar1-CO-
    화학식 2
    -CO-Ar2-CO-
    화학식 3
    -O-Ar3-O-
    화학식 4
    -X-Ar4-Y-
    상기 식에서, Ar1 내지 Ar4는 각각 서로 같거나 다르게, C6∼C12의 아릴기이고, X는 -NH-이며, Y는 -O- 또는 -NH-임.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액정 폴리에스테르 섬유의 평균 굵기가 1∼15㎛인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 수지적층판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 수지적층판 중 상기 액정 폴리에스테르 섬유로 된 직포 또는 부직포의 함침량은 5∼60중량%인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 수지적층판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 수지적층판은 실리카, 알루미나, 산화티탄, 탄산칼슘, 카본 및 흑연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 필러(filler)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 수지적층판.
  7. (a) 유전율이 2.5∼3.0이고 액정성 용융점이 260∼350℃인 액정 폴리에스테르 섬유로 된 직포 또는 부직포를 제공하는 단계;
    (b) 상기 액정 폴리에스테르 섬유로 된 직포 또는 부직포를, 용매와, 액정성 용융점이 280∼360℃인 액정 폴리에스테르 수지를 포함하는 액정 폴리에스테르 용액에 함침시키는 단계;
    (c) 상기 함침된 액정 폴리에스테르 직포 또는 부직포를 건조시키는 단계; 및
    (d) 상기 건조된 액정 폴리에스테르 직포 또는 부직포를 복수장 적층한 후 가열, 가압처리하여 적층시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 수지적층판의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 수지적층판 중 상기 액정 폴리에스테르 섬유로 된 직포 또는 부직포의 함침량은 5∼60중량%인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 수지적층판의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 (c) 단계는 50∼200℃의 온도에서 30분 내지 2시간동안 수행되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 수지적층판의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 (d) 단계는 200∼400℃의 온도에서 30분 내지 4시간동안 수행되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 수지적층판의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 (c) 단계 및 (d) 단계는 불활성 분위기 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판용 수지적층판의 제조방법.
  12. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 수지적층판의 적어도 일면에 동박(Cu Foil)이 적층되어 된 동박적층판.
  13. 외층 회로층, 적어도 하나의 내층 회로층, 및 상기 각 회로층 사이에 전기적 도통을 위해 형성된 도통홀을 포함하는 절연층을 포함하여 구성되며, 상기 절연층은 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 수지적층판인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
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