KR100857311B1

KR100857311B1 - 전해동박 및 그의 표면처리방법

Info

Publication number: KR100857311B1
Application number: KR1020070059529A
Authority: KR
Inventors: 최승준; 김정익; 김상겸
Original assignee: 엘에스엠트론 주식회사
Priority date: 2007-06-18
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2008-09-05

Abstract

본 발명은 전해동박 및 그의 표면처리방법에 관한 것이다. 본 발명은 동박의 내열성능 향상을 위하여, 노듈 형성 이전 산세처리된 전해동박의 표면에 표면처리하여 내열합금층(제1 배리어층)을 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 장시간 고온 상태를 유지할 경우에도 우수한 내열특성을 유지하여 동박과 수지의 들뜸 현상이 발생하지 않아 장기간 고온에 노출될 환경을 가진 PCB 또는 기타 제품에 사용이 적합하며, 기존 공정에 적용가능하고, 비용과 시간적인 측면에서 경제적인 장점이 있다.

동박, 표면처리, 내열합금층, 내열특성, PCB

Description

전해동박 및 그의 표면처리방법{Copper foil and surface treatment thereof}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 종래 전지용 동박의 표면처리방법을 나타내는 개략도이다.

도 2는 종래 전지용 동박의 개략적 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전해동박의 표면처리방법을 나타내는 개략도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 2 중의 배리어층을 가지는 전해동박의 개략적 단면도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

1: 동박 5, 15: 노듈

7: 배리어층 11: 전해동박

13: 내열합금층(제1배리어층) 17: 제2배리어층

본 발명은 전해동박 및 그의 표면처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는동박의 내열성능 향상을 위하여 노듈 형성 이전 산세처리된 전해동박의 표면에 표면처리하여 내열합금층(제1 배리어층)을 형성함으로써 장시간 고온 상태를 유지할 경우에도 우수한 내열특성을 유지하여 동박과 수지의 들뜸 현상이 발생하지 않아 장기간 고온에 노출될 환경을 가진 PCB 또는 기타 제품에 사용이 적합하며, 기존 공정에 적용가능하고, 비용과 시간적인 측면에서 경제적인 전해동박 및 그의 표면처리방법에 관한 것이다.

종래 인쇄회로기판용 동박의 표면처리 방안은 도 1에 도시한 바와 같이, 전해동박을 제조한 후에 산세처리한 다음, 구리 또는 구리합금으로 동박의 산에 노듈 처리를 행한 후, 내열, 내산성, 내산화성 등을 개선하기 위하여 표면에 Zn, Ni, Co, Cr 등의 금속원소 또는 금속산화물층을 형성한 후 실란 커필링제를 입히는 방식이 주로 사용되었다.

이와 같이 표면처리된 동박은 도 2에 도시한 바와 같이, 동박(1) 상부에 노듈(5)이 형성되고, 상기 노듈(5) 상에 배리어층(7)이 형성되게 된다.

이러한 방안은 표면 산화방지층인 배리어(barrier)층이 단시간의 온도 상승구간에는 작용을 하여 박리강도의 저하 등의 현상이 발생하지 않지만 장시간 고온상태를 유지할 경우 얇은 배리어층이 열화되어 내열특성을 유지하지 못해 박리강도 등이 저하되어 동박과 수지의 들뜸 현상이 발생하게 된다.

현재 PCB 업체 등에서 리플로우(reflow) 등에 의하여 발생하는 공정의 장기화에 따라서 이와 같은 현상을 해결하기 위하여 구리 도금액에 내열합금 원소를 첨가하여 특성을 개선시키는 방안 등이 제시되었지만, 구리 도금액에 합금 원소가 첨가될 경우 기존 공정을 모두 바꾸어야 함은 물론 액관리에 비용과 시간이 필요하다는 문제점이 있다.

따라서, 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 노력이 관련 업계에서 지속되어 왔으며, 이러한 기술적 배경하에서 본 발명이 안출되었다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 장시간 고온 상태를 유지할 경우에도 우수한 내열특성을 유지하여 동박과 수지의 들뜸 현상이 발생하지 않아 장기간 고온에 노출될 환경을 가진 PCB 또는 기타 제품에 사용이 적합하며, 기존 공정에 적용가능하고, 비용과 시간적인 측면에서 경제적이게 함에 있으며, 이러한 기술적 과제를 달성할 수 있는 전해동박 및 그의 표면처리방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위한 전해동박은, 전해동박; 상기 전해동박 상에 형성된 내열합금층(제1 배리어층); 상기 내열합금층(제1 배리어층)이 형성된 전해동박 상에 위치하는 노듈; 및 상기 노듈이 형성된 전해동박 상에 위치하는 제2 배리어층;을 포함하여 이루지는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 배리어층이 형성된 전해동박 상에는 실란 커플링제층이 더 형성될 수 있다.

상기 내열합금층(제1 배리어층)은, Co, Zn, Zn 합금, Ni, Sb, W, In, V, Sn 또는 이들의 혼합물 등의 내열합금으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1 표면처리층(제1 배리어층)은, 그 두께가 0.001 내지 1 ㎛인 것이 바람직하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위한 전해동박의 표면처리방법은, 전해동박을 제조하는 단계; 상기 전해동박에 산세처리하는 단계; 상기 산세처리한 전해동박에 내열합금으로 표면처리하여 내열합금층(제1 배리어층)을 형성하는 단계; 상기 내열합금층(제1 배리어층)이 형성된 전해동박에 구리 또는 구리합금으로 노듈처리하는 단계; 및 상기 노듈처리한 전해동박에 표면처리하여 제2 배리어층을 형성하는 단계;를 포함하여 진행되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 배리어층을 형성 단계 후에는 제2 배리어층이 형성된 전해동박 상에는 실란커플링제를 도포하는 단계를 더 실시할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므 로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 종래 전해동박의 표면처리방법에 있어서, 동박 노듈 형성 및 배리어(barrier)층 형성을 위한 표면처리 이전, 즉 산세공정 후 내열합금을 전해동박 표면에 도포하여 내열합금층(제1 배리어층)을 형성하는 공정을 실시한 다음, 여기에 노듈처리를 하고, 다시 제2 배리어층을 입힘으로써 2 중의 배리어층을 가지고 있기 때문에 가장 표면에 위치하는 제2 배리어층은 단시간 열을 받을 경우 내열성 향상에 기여하고, 본 발명에 따라 산세공정 후 실시한 안쪽의 제1 배리어층은 장시간 열을 받을 경우 내열성을 가짐으로써 장시간 고온에 노출된 환경을 가진 PCB 또는 기타 제품에 사용될 경우 전해동박이 우수한 내열성능을 가질 수 있게 된다.

이하 본 발명의 2 중의 배리어층을 가지는 전해동박을 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 2 중의 배리어층을 가지는 전해동박의 개략적 단면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 2 중의 배리어층을 가지는 전해동박은 전해동박(11)과; 상기 전해동박 상에 형성된 내열합금층(제1 배리어층)(13)과; 상기 내열합금층(제1 배리어층)(13) 상에 형성된 노듈(15)과; 상기 노듈(15) 상에 형성된 제2 배리어층(17)으로 이루어진다. 또한, 도 4에는 도시되지 않았으나 상기 제2 배리어층(17) 상에는 실란 커플링제가 더 도포될 수 있다.

상기 내열합금층(제1 배리어층)(13)은 장시간 고온에 노출될 경우 본 발명에 따라 표면처리된 전해동박이 우수한 내열성능을 가지게 하는 작용을 한다.

상기 내열합금층(제1 배리어층)(13)은 CO, Zn, Zn 합금, Ni, Sb, W, In, V, Sn 또는 이들의 혼합물 등의 내열합금을 이용하여 형성될 수 있다.

상기 내열합금은 1 내지 50 g/㎡의 양으로 전해동박 표면에 도포하는 것이 좋다. 상기 도포되는 내열합금의 함량수치에 있어서, 상기 하한가 미만일 경우에는 내열층으로서의 역할을 수행하지 못하기 때문에 바람직하지 않으며, 상기 상한가를 초과할 경우에는 에칭성이 저하되어 PCB 공정상에서 잔동이 남아 불량을 일으킬 수 있어 바람직하지 않다.

상기와 같이 산세공정을 거친 전해동박(11)의 표면에 내열합금을 도포함으로써 내열합금층(제1 배리어층)(13)을 형성할 수 있다. 상기 내열합금층(제1 배리어층)(13)의 두께는 0.001 내지 1 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 내열합금층(제1 배리어층)(13)의 두께에 있어서, 상기 하한가 미만일 경우에는 내열층으로서의 역할을 수행하지 못하기 때문에 바람직하지 않으며, 상기 상한가를 초과할 경우에는 에칭성이 저하되어 PCB 공정상에서 잔동이 남아 불량을 일으킬 수 있어 바람직하지 않다.

상기와 같은 전해동박의 표면처리방법은 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전해동박의 표면처리방법을 나타내는 개략도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 전해동박의 표면처리방법은, 전해동박을 제조하는 단계; 상기 전해동박에 산세처리하는 단계; 상기 산세처리한 전해동박에 내열합금으로 표면처리하여 내열합금층(제1 배리어층)을 형 성하는 단계; 상기 내열합금층(제1 배리어층)이 형성된 전해동박에 구리 또는 구리합금으로 노듈처리하는 단계; 및 상기 노듈처리한 전해동박에 표면처리하여 제2 배리어층을 형성하는 단계;로 이루어진다.

또한, 상기 제2 배리어층을 형성하는 단계 후에는 제2 배리어층이 형성된 전해동박에 실란 커플링제를 도포하는 단계를 더 실시할 수 있다.

본 발명의 전해동박의 표면처리 방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 전해동박을 제조하는 단계는 통상의 방법에 따라 실시할 수 있다.

이후 상기 전해동박은 황산, 염산 등의 산 용액에서 처리하는 통상의 방법에 따라 산세처리를 실시할 수 있다.

상기 산세처리한 전해동박은 이후 표면에 내열합금을 처리하여 내열합금층(제1 배리어층)을 형성하게 된다.

상기 내열합금은 CO, Zn, Zn 합금, Ni, Sb, W, In, V, Sn 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으며, 이는 침전, 도포, 분사, 코팅 등 통상의 방법에 따라 전해동박 표면에 처리할 수 있다.

또한 상기 내열합금으로 표면처리하여 형성된 내열합금층(제1 배리어층)은 그 두께가 0.001 내지 1 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 내열합금층(제1 배리어층)의 두께 한정이유는 전술한 바와 동일한 의미로 해석될 수 있다.

그 다음, 상기 내열합금층(제1 배리어층)이 형성된 전해동박은 이후 구리 또는 구리합금으로 노듈처리를 하게 된다.

상기 노듈처리는 통상적으로 2 단계에 걸쳐 실시하게 되는데, 도 3에 도시한 바와 같이 구리도금에 전해동박을 담구어 핵을 생성시키는 단계와 상기 생성된 핵을 성장시키는 단계로 진행되게 된다. 이때, 상기 핵 생성과 성장 단계는 당업계에서 실시하는 통상의 방법에 따라 적절히 조절하여 사용할 수 있음은 물론이다.

이같이 노듈처리한 전해동박은 이후 제2 배리어층을 형성하는 공정을 거치게 되며, 상기 제2 배리어층을 형성하는 공정은 내열, 내산성, 내산화성 등을 개선하기 위하여 실시한다.

상기 제2 배리어층을 형성하는 공정은 당업계에서 통상 내열, 내산성, 내산화성 등의 개선을 위하여 통상적으로 사용되는 Zn, Ni, Co, Cr 등의 금속원소 또는 금속산화물을 전해동박 표면에 처리하여 달성할 수 있다. 상기 제2 배리어층을 형성하는 공정은 단일공정으로 실시할 수도 있으며, 필요에 따라 2회에 걸쳐 실시할 수도 있다.

또한, 상기와 같이 표면처리된 전해동박에는 동박과 절연제간의 밀착력을 확보하기 위하여 실란커플링제를 더 도포할 수 있다. 상기 실란 커플링제는 당업계에서 통상 사용하는 성분을 사용할 수 있음은 물론이며, 예를 들어 작용기가 에폭시(epoxy), 머캅탄(mercaptan), 비닐(vinyl), 아미노(amino)계 등인 실란 커플링제를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이때, 상기 실란 커플링제는 절연제와의 화학적 결합을 함으로써 동박과 절연제간의 접착력을 향상시킬 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예와 이에 대비되는 비교예를 통하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

실시예 1

12 ㎛와 18 ㎛의 전해동박을 준비한 후, 이를 각각 10% 황산 용액에서 산세처리하였다. 이를 내열합금으로서 Zn이 담긴 반응조에 투입하여 전해동박 표면에 10 g/㎡의 양의 내열합금이 도포되도록 하여 전해동박 표면에 0.02 ㎛의 내열합금층이 형성되도록 하였다. 그 다음, 구리 반응조에 넣어 1차 노듈처리를 하여 내열합금층(제1 배리어층)이 형성된 전해동박의 산 부분에 구리 핵을 생성시키고, 그 뒤에 따르는 구리 반응조에 넣어 2차 노듈처리를 함으로써 상기 생성된 핵을 성장시켰다. 이후, 상기 노듈처리한 전해동박을 니켈이 담긴 반응조에서 1차 표면처리하고, 아연 및 니켈이 담긴 반응조에서 2차 표면처리하였다. 상기 표면처리된 전해동박에 실란 커플링제로서 에폭시계 실란 커플링에이전트를 도포하여 동박의 표면처리를 마무리하였다.

상기 표면처리된 동박을 FR-4 수지에 접착한 후 180 ℃에서 4 시간 동안 유지한 다음 박리강도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 2

상기 실시예 1에서 사용한 내열합금을 대신하여 Ni를 10 g/㎡ 양으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

실시예 3

상기 실시예 1에서 사용한 내열합금을 대신하여 Zn-Ni를 20 g/㎡ 양으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

비교예 1

상기 실시예 1에서 내열합금층(제1 배리어층)의 형성단계를 실시하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 노듈 형성 이전 산세처리된 전해동박의 표면에 내열합금층(제1 배리어층)을 형성한 실시예 1 내지 3은 내열합금층(제1 배리어층)을 형성하지 않은 종래 방법인 비교예 1과 비교하여 12 ㎛ 및 18 ㎛의 동박에서 모두 우수한 박리강도를 보임을 확인할 수 있었다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따르면 장시간 고온 상태를 유지할 경우에도 우수한 내열특성을 유지하여 동박과 수지의 들뜸 현상이 발생하지 않아 장기간 고온에 노출될 환경을 가진 PCB 또는 기타 제품에 사용이 적합하며, 기존 공정에 적용가능하고, 비용과 시간적인 측면에서 경제적이다.

Claims

전해동박;

상기 전해동박 상에 형성된 내열합금층(제1 배리어층);

상기 내열합금층(제1 배리어층)이 형성된 전해동박 상에 위치하는 노듈; 및

상기 노듈이 형성된 전해동박 상에 위치하는 제2 배리어층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전해동박.
제1항에 있어서,

상기 제2 배리어층이 형성된 전해동박 상에 실란 커플링제층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 전해동박.
제1항에 있어서,

상기 내열합금층(제1 배리어층)은, Co, Zn, Zn 합금, Ni, Sb, W, In, V, Sn 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 단일 내열합금 또는 둘 이상의 혼합 내열합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전해동박.
제1항에 있어서,

상기 내열합금층(제1 배리어층)은, 그 두께가 0.001 내지 1 ㎛인 것을 특징으로 하는 전해동박.
전해동박을 제조하는 단계;

상기 전해동박에 산세처리하는 단계;

상기 산세처리한 전해동박에 내열합금으로 표면처리하여 내열합금층(제1 배리어층)을 형성하는 단계;

상기 내열합금층(제1 배리어층)이 형성된 전해동박에 구리 또는 구리합금으로 노듈처리하는 단계; 및

상기 노듈처리한 전해동박에 표면처리하여 제2 배리어층을 형성하는 단계;를 포함하여 진행되는 것을 특징으로 하는 동박의 표면처리방법.
제5항에 있어서,

상기 제2 배리어층을 형성된 전해동박에 실란커플링제를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동박의 표면처리방법.
제5항에 있어서,

상기 내열합금은, Co, Zn, Zn 합금, Ni, Sb, W, In, V, Sn 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전해동박의 표면처리방법.
제5항에 있어서,

상기 내열합금층(제1 배리어층)은, 그 두께가 0.001 내지 1 ㎛인 것을 특징으로 하는 전해동박의 표면처리방법.