KR100889702B1 - 진동흡수용 천공 가공 시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판의 제조 공정에 사용되는 천공 가공 시트에 있어서 드릴의 고속회전에 의한 국소적 진동을 효과적으로 흡수할 수 있는 수지조성을 제공하여 소구경 홀 가공에서의 가공정밀도를 향상시키고, 드릴 날의 파손 및 부스러짐을 방지하는 기술에 관한 것으로, 금속층과 진동 흡수 기능을 부여하는 유기수지층을 포함한 천공 가공용 시트에 있어서 에틸렌, 비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트, 에틸아크릴산 및 에틸메타아크릴산으로부터 선택된 1종이상의 단량체로부터 얻어진 중합체 또는 공중합체에 상분리현상을 유도하는 저융점 프로필렌계 수지 및 계면안정성을 유도하는 상용화제의 첨가를 통해 드릴의 회전진동을 미세 상분리 계면에서 흡수를 유도하고, 저융점 프로필렌계 수지의 윤활작용을 통한 고품질의 천공 가공을 보장할 수 있는 시트를 제공한다.

Description

진동흡수용 천공 가공 시트{Vibration Adsorption Sheet for Drilling}

본 발명은 인쇄회로기판에 사용되는 천공 가공용 시트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판의 제조 공정 중 하나인 드릴을 이용한 천공 가공에 있어서 드릴의 고속회전에 의한 진동을 완화시켜 홀 위치 정밀도 향상과 드릴의 파손 및 부스러짐 방지에 적합한 시트 제조에 관한 것이다.

인쇄회로기판은 전자 부품을 탑재(실장)하여 전자 부품을 서로 전기적으로 접속시키는 역할을 하는 것으로, 전기 제품의 내부 부품으로서 매우중요하다. IT기술의 고기능화, 고정밀화가 요구됨에 따라 인쇄회로기판의 패턴의 미세화, 고밀도화, 다층판화가 급속히 진행되고 있으며 그 결과, 프린트 배선판의 배선 폭과 배선 간격은 좁아지며, 특히 관통공 타입의 프린트 배선판에서 구멍은 소구경화함과 동시에 그 수가 증가하고, 구멍의 위치에 대해서도 그 고정밀화가 요구되고 있다. 종래부터 다층판의 천공시에는 0.3∼0.4mm 의 소구경 가공이 많이 행해지고 있으나, 최근에는 0.1∼0.3mm와 같은 미소구경가공이 실용화되고 있으며, 금후 점점 이 구멍의 소구경화와 그 수의 증가, 구멍위치의 고정밀화 요구는 증대하고 있다.

엔트리보드란 드릴 작업시 기판위를 덮는 0.1∼0.25mm 두께의 보드로서 드릴 날에 가해지는 충격을 완화시키고 버(Burr)를 방지하며 또한 드릴 작업시 발생하는 열을 흡수하여 드릴비트의 수명을 연장하고 가공되는 홀 내벽의 온도가 높아지는 것을 억제함으로서 스미어의 발생을 줄이는 역할을 한다. 알루미늄판단독으로 구성된 천공 가공용 엔트리 쉬트는 직경이 0.35mm 이상인 구명의 가공에서는 문제없이 사용될 수 있으나, 0.30mm 이하의 미세한 직경의 가공에서는 직경이 가늘어지고 드릴 강도가 낮으므로 드릴이 미끄러지는 경향이 있고 부러지기 쉬우므로 생산성이 현저히 저하된다. 고속화된 드릴장비의 교체로 윤활성능의 고분자필름이 코팅된 알루미늄의 사용이 필수적이며 이를 통해 드릴의 사용시간 증가 및 파손 방지, 가공작업시의 드릴온도의 저감 및 드릴가공시의 휨에 따른 미세구멍의 위치 변화가 적은 장점을 가지고 있다. 즉, 소구경 천공 가공시 인쇄회로기판에 엔트리보드를 배치하여 드릴가공을 하도록 하면 드릴의 챔퍼링이 좋아져서 프린트 배선판에 형성되는 구멍 위치의 정밀도가 향상되고, 플레시나 버어(burr)를 일으키지 않도록 천공을 할 수 있는 것이 공지되어 있으며, 이것에 사용하는 엔트리보드에 대해 몇 가지의 제안이 이루어지고 있다.

일예로서, 국내 특허공개 2001-0110645호에서는 금속박 및 그 금속박의 적어도 한 쪽 면에 드릴 침입층(drill-penetrating layer)을 제공하기 위해 피복된 열경화성 수지를 포함하는 드릴 가공용 엔트리 보드가 개시되어 있다. 또한, 국내 특허공개 2002-0018984호에는 두께 5 내지 500㎛인 금속호일의 일 표면상에 유기물질층이 폴리에테르 에스테르, 고체상 수용성 윤활제 및 폴리에틸렌글리콜을 함유하는 혼합물; 또는 폴리에테르에스테르, 고체상 수용성 윤활제, 및 액체 수용성 윤활제 를 함유한 혼합물인 인쇄회로기판 천공용 윤활제 시트가 개시되어 있다.

국내 특허공개 제2003-0036041호에는 수용성 수지 및 수불용성 윤활제를 포함하는 엔트리 시트의 한 표면과 금속 호일이 결합된 엔트리 쉬트가 개시되어 있으며, 국내 특허공개 10-0657427호에서는 폴리에틸렌계 왁스 57~65중량%와, 아크릴 수지 및 에폭시 수지가 합성되어 유제(乳劑)로 형성된 수용성 수지 25~33중량%와, 메탄올 8중량%와, 기포방지제와 부착부여제로 이루어진 첨가제 2중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 코팅용 조성물로 구성된 엔트리 시트가 개시되어 있다.

또 다른 기술로, 국내 특허공개 제2005-0056149호에는 금속판의 적어도 일면이 열가소성 수지로 피복된 수지 피복 금속판에 관하여 개시하고 있는데, 열가소성 수지가 실질적으로 비수용성이고, 융해 피크 온도가 60 내지 120℃의 범위내에 있고 열가소성 수지를 150℃에서 용융시킨 상태에서의 용융 점도가 전단 속도 조건 200mm/초에서 1×10³ 내지 1×10⁴포이즈의 범위 내에 있으며, 3000mm/초에서는 5× 10² 내지 5×10³포이즈의 범위내이고, 열가소성 수지의 듀로미터 D 경도가 20 내지 45인 것이 바람직함을 개시되어 있다.

상술한 기술에 따른 시트들은 공히 금속층과 윤활성을 부여하기 위한 윤활층 및 금속과 윤활층사이의 접착층으로 구성되어 있으나, 천공 가공시 시트와 동판의 밀착을 위한 부쉬의 압착 후 드릴비트의 고속 회전에 의한 국소적인 진동흡수에 효과적이지 못하여 비트의 부스러짐 및 위치정확성이 결여되는 문제점을 가지고 있다.

이에 본 발명자들은 인쇄회로기판의 천공 가공에 있어서 천공 가공용 시트의 압착후 부쉬 주변의 국소적인 진동흡수를 높여 고품질의 효율을 얻기 위한 방안을 모색하던 중, 수지내의 미세 상분리 현상을 이용한 계면에서의 충격흡수력 증대 기술을 적용하면 국소적인 충격흡수가 가능하여 본 발명을 완성하게 되었다. 즉, 진동흡수층인 유기물 구조에 있어 에틸렌계 수지와 프로필렌계 수지계면에서의 진동 에너지 전달능력이 감소하는 현상을 이용하여 진동감소를 유도하고자 하며, 미세 상을 이루는 수지의 경우 저융점의 수지를 사용함으로서 비트 마찰열에 의한 수지의 윤활작용을 원활히 하는 역할을 수행하고자 한다.

본 발명은 금속층과 진동흡수가 향상된 유기수지층으로 구성된 천공 가공용 시트에 있어서, 유기수지층은 미세 상분리 현상을 일으킬 수 있는 수지조성으로 구성되어 있으며, 금속층과 유기수지층은 열경화성 수지로 접착되어 있는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 에틸렌 사슬과 프로필렌 사슬은 응집에너지의 차이로 인하여 상분리를 일으키는 대표적인 고분자로 알려져 있으며, 에틸렌계 공중합체에 프로필렌 수지의 가공성 향상 및 프로필렌 수지 도메인의 미세화를 유도하기 위하여 상용화제를 첨가한다. 이때 사용되는 상용화제는 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-프로필렌-에틸렌 공중합체 및 알파올레핀 공중합체가 바람직하다. 또한, 미세 상분리를 일으키는 프로필렌계 수지에 있어 저융점 수지를 사용함으로서 비트 마찰열로 인한 윤활작용을 도모하여 홀 가공성 및 비트의 파손을 방지 할 수 있는 역할을 한다.

유기수지층은 비수용성인 것으로, 수용성 수지의 경우 수지와 금속층과의 접착성이 나빠지며 금속과의 흡수율 차이가 크기 때문에 금속판 자체에 휨을 발생시킬 수 있다. 따라서 매트릭스가 되는 수지 부분이 비수용성이거나, 또는 다소의 수용성을 가질 수도 있는 '실질적으로 비수용성'인 유기물질층인 것이 바람직하다. 유기수지층은 에틸렌을 포함하여 비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트, 에틸아크릴산 및 에틸메타아크릴산으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 단량체로부터 구성되는 공중합체 100 중량파트에 저융점 폴리프로필렌을 1-20 중량 파트를 첨가하여 에틸렌 사슬과 프로필렌 사슬과의 상분리를 유도하고, 미세 상분리를 제어하기 위하여 1-20 중량파트의 상용화제를 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 진동흡수 유기수지층은 두께가 20 내지 300㎛인 것이 바람직한데, 두께가 너무 얇으면 천공 가공시의 진동흡수 및 윤활제의 역할, 절삭 찌꺼기를 배출하는 역할을 하는 층으로서 부족하며, 그 두께가 너무 두꺼워지면 천공 가공의 정밀도를 악화시키거나 드릴 절손의 원인이 될 수 있기 때문이다. 이와 같은 진동흡수층은 완충층으로서의 역할을 하여 드릴의 진동을 감소시킬 수 있어 궁극적으로는 드릴링시의 직진성을 향상시킬 수 있다. 드릴링시의 직진성을 향상시키는 것은 천공 가공 중 칩이 기판에 되묻는 현상, 즉 스미어(smear)를 줄일 수 있도록 하며, 이로써 천공 가공된 기판의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 드릴링시의 완충역할을 하게 되므로 인해 드릴의 마모를 줄일 수 있다.

통상 천공 가공용 시트를 구성하는 금속층은 알루미늄인 것이 바람직하며, 가장 바람직하기로는 순도 99.0%인 순알루미늄인 것이다. 이와 같은 금속층의 두께는 5 내지 500㎛, 바람직하기로는 30 내지 300㎛인 것이며, 가장 바람직하기로는 50 내지 200㎛인 것이다.

시트를 제조함에 있어서 금속층, 유기수지층의 접착은 건식 라미네이트, 습식 라미네이트 및 고온 라미네이트법 등 어느 한 방법을 사용할 수 있고, 공지된 접착제를 사용하여 접착하는 것도 가능하다. 예컨대 건식 라미네이트용 접착제로서 아크릴계, 우레탄계, 에스테르계 등의 것이, 고온 라미네이트용 접착제로서는 에틸렌-비닐아세테이트 공중합 수지계, 올레핀계, 고무계 등의 것이 각각 제조 판매되고 있고, 이들로부터 적절히 선택하여 사용할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 천공 가공용 시트의 경우 천공 가공을 위한 준비시에 유기수지층의 투명화로 식별이 용이하지 못하므로 착색을 포함할 수도 있다.

또한 본 발명에서 수지층 조성 중에 대전 방지의 성능을 첨가하여 정전기로 인한 미세먼지의 부착이나 드릴 가공장비의 오작동을 방지할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한바와 같이, 본 발명에 따라 진동흡수 기능을 부여하는 유기수지층, 금속층을 포함하는 천공 가공용 시트에 있어서 천공 가공시에 드릴의 직진성을 향상시킬 수 있으며, 드릴의 진동을 감소시킬 수 있음에 따라서 드릴의 내마모성을 유지할 수 있어서 드릴 교체 시기를 연장시킬 수 있으며, 또한 기판과 금속층 사이로 배출되는 칩의 유입을 방지해서 오작동의 위험을 제거한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 18

에틸렌계 공중합 수지 100 중량 파트 및 저융점 프로필렌 수지 5∼20 중량파트, 상용화제 5∼10중량파트를 함유한 수지 조성물에 산화방지제를 배합후 원료를 실린더 온도 200-220℃, 다이온도 180-200℃로 유지되고 있는 압출기에 투입한 후 저속으로 시작해서 서서히 고속으로 압출 하였다. 원료가 다이를 통하여 나오기 시작하면 토출량 800-1200g/min 이 되도록 수분 간에 거처 속도를 조정한 후 두께가 30㎛전후가 되도록 블로우 압출하고 우레탄계 접착제를 사용하여 두께 130㎛의 순알루미늄판의 일면과 라미네이트하여 천공 가공용 시트를 제작하였다.

비교예 1 내지 12

상기 실시예 1 내지 18에서와 같은 유기수지층에 있어 에틸렌계 공중합체를 포함하고 저융점 프로필렌수지 그리고/또는 상용화제를 포함하지 않은 두께 35㎛의 필름을 우레탄계 접착제를 사용하여 두께 130㎛의 순알루미늄판의 일면과 라미네이트하여 천공 가공용 시트를 제작하였다.

실험예

상기 실시예 1 내지 18 및 비교예 1 내지 12으로부터 얻어진 각각의 천공 가공용 쉬트에 대하여 드릴 가공을 실시하여 구멍 위치의 정밀도, 내벽 조도, 드릴 절손성 및 구멍 내의 스미어(smear)를 평가하였다.

드릴 가공 방법은 상기 쉬트 중 실시예 1 내지 6의 경우는 미끄럼방지층(13) 면이, 비교예 1 내지 3의 경우는 금속층(1)을 0.4mm 두께의 양면 구리박 인쇄회로기판(FR-4 제품, 구리박 두께 18㎛) 상에 인접하여 위치하도록 하되, 이때 인쇄회로기판 7장을 중첩해 두고, 추가로 그 아래에 두께 1.5mm의 베이클라이트(bakelite) 판으로 이루어진 백업 보드를 배치하여 인쇄회로 기판의 천공 가공을 실시하였다.

드릴 가공은 다음 조건으로 실시하였다.

드릴 비트: 직경 0.25mm

회전수: 125,000rpm

이송 속도: 2.5m/분

인접 가공 구멍 중심간 거리: 0.5mm

드릴 비트수: 5000 히트(hit)

(1) 구멍 위치 정밀도의 판정은 프린트 배선 기판을 7장 중첩하고, 5000 히트(천공)후, 최하부(7장째)의 기판에 대하여 실시하였다. 즉, 최하부의 기판에 있어서, 히트한 구멍 5000개에 대하여 구멍 중심부로부터의 오차 간격을 측정하여 그 최대치를 계산하고, 최대치가 50㎛ 미만인 것을 ◎, 50㎛ 이상, 70㎛ 미만인 것을 ○, 70 내지 100㎛인 것을 Δ, 100㎛이상인 것을 × 로 하였다.

(2) 내벽 조도의 판정은 위에서 5장째의 기판에 대하여 실시하여, 4000 히트째의 구멍 및 전후 2 구멍의 각 쓰루 홀(드릴 가공 구멍) 벽면 좌우의 내벽 조도를 측정하고, 그 평균치가 5.0㎛ 미만인 것을 ◎, 7.0㎛ 미만인 것을 ○, 10㎛ 미만인 것을 Δ, 10㎛ 이상인 것을 × 로 하였다.

(3) 드릴 가공 시험을 통해 생성된 구멍에서의 스미어(smear) 현상을 관찰하였는데, 스미어는 마찰열 확산이 불충분하면 드릴 비트의 온도가 증대되어 칩의 수지 부위가 연화되고 용해되어 관통공 내벽의 내층 구리호일 단면에 재접착하게 되는 현상을 일컫는 것으로서, 세척 후 20관통공의 단면을 현미경으로 관찰하여 스미어가 발견되지 않을 때를 10점, 미세하나 스미어가 보일 경우 5점, 그리고 전체에 걸쳐 스미어가 발견된 경우를 0점으로 하였다.

상기 (1) 내지 (3)의 측정 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

		조성(중량 Part)					가공 특성
		EVA	EEA	EAA	저융점 PP	상용 화제	구멍위치 정밀도	내벽 조도	구멍의 스미어 발생
실 시 예	1	100			5	5	◎	○	10
	2	100			5	10	◎	◎	5
	3	100			10	5	◎	◎	5
	4	100			10	10	○	○	10
	5	100			20	5	○	○	10
	6	100			20	10	○	○	10
	7		100		5	5	◎	◎	10
	8		100		5	10	◎	◎	10
	9		100		10	5	◎	◎	10
	10		100		10	10	◎	◎	10
	11		100		20	5	○	◎	5
	12		100		20	10	○	○	5
	13			100	5	5	Δ	○	5
	14			100	5	10	Δ	○	5
	15			100	10	5	○	○	5
	16			100	10	10	○	○	10
	17			100	20	5	Δ	○	5
	18			100	20	10	Δ	○	10
비 교 예	1	100			0	0	Δ	Δ	5
	2	100			5	0	Δ	Δ	5
	3	100			10	0	×	×	0
	4	100			20	0	×	×	0
	5		100		0	0	Δ	Δ	5
	6		100		5	0	Δ	Δ	5
	7		100		10	0	×	×	0
	8		100		20	0	×	×	0
	9			100	0	0	×	×	5
	10			100	5	0	×	×	5
	11			100	10	0	Δ	Δ	5
	12			100	20	0	×	×	5

EVA: 비닐아세테이트, EEA: 에틸렌비닐아세테이트, EAA: 에틸아크릴산

상기 표 1의 결과로부터, 본 발명에 따라 진동흡수 유기수지층을 구비한 경우 구멍의 정밀성이 향상됨은 물론이고 내벽의 조도도 향상되었다. 그러나 미세상분리를 유도하는 프로필렌계 수지나 상용화제를 함유하지 않은 유기수지층의 경우 다소 구멍의 정밀성이 떨어지고 구멍 표면 조도가 나쁘다는 것을 알 수 있다

Claims (8)

1. 진동흡수 기능을 부여하는 유기수지층이 100 중량파트의 에틸렌계 공중합체와 1∼20 중량파트의 저융점 프로필렌계 수지, 1∼20 중량파트의 상용화제로 구성되어 열경화성 접착제로 금속층과 라미네이션 되어 있는 것을 특징으로 하는 천공가공용 시트.
2. 청구항 1에 있어서 에틸렌계 공중합체는 에틸렌을 포함하여, 비닐아세테이트, 에틸렌비닐아세테이트, 에틸아크릴산 및 에틸메타아크릴산 구성된 무리로부터 선택되는 1종류 혹은 2종류 이상의 공중합체로 구성되는 천공가공용 시트
3. 청구항 1에 있어서 상용화제는 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-프로필렌-에틸렌 공중합체 및 알파올레핀 공중합체로 구성된 무리로 부터 선택되는 1종류 혹은 2종류 이상으로 구성된 천공가공용 시트.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서 진동흡수 유기수지층은 두께가 20∼300㎛인 것을 특징으로하는 천공가공용 시트
6. 청구항 1에 있어서 금속층은 50∼200㎛인 것을 특징으로하는 천공가공용 시트.
7. 청구항 1에 있어서 유기수지층에 착색을 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 가공용 시트
8. 삭제