KR101098011B1

KR101098011B1 - 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101098011B1
Application number: KR1020110042109A
Authority: KR
Inventors: 이상국; 박재현
Original assignee: (주)상아프론테크
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2011-12-23
Also published as: TWI466774B; TW201302452A

Abstract

본 발명은 금속 박막 기재 및 상기 기재상에 코팅된 윤활성 수지층을 포함하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트에 관한 것으로서, 상기 윤활성 수지층은 a) 수분산 되어 있는 열경화성 에멀젼 바인더 수지와 b) 지방산 에테르계 또는 에스테르계 수용성 윤활성 수지 및 c) 금속 이형제를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 제조된 엔트리 시트는 타공시 발생하는 드릴 비트의 마찰력에 의한 수지 말림 현상이 나타나지 않으며, 별도의 접착층 없이 기재와의 결합력이 우수하고, 표면끈적임이 없으며, 타공시 위치정밀도, 타공내벽의 품질도 매우 우수하다.

Description

인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트 및 그 제조 방법 {Entry sheet for drilling hole in printed circuit boards and the fabrication method of the entry sheet}

본 발명은 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 타공시 수지 말림 현상이 발생하지 않으며, 별도의 접착층이 없이 금속 기재에 대한 결합력이 뛰어나며, 천공되는 홀의 균일성과 정확성이 우수한 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 인쇄회로기판에 신뢰성 개선 또는 고밀도화 향상의 요구에 따라 홀(hole)의 위치 정확성과 같은 고품질의 천공 기술이 요구되고 있다. 이를 위해, 인쇄회로기판의 천공에 엔트리 시트가 이용되고 있다. 엔트리 시트는 홀 가공시 발생하는 열을 분산시킬 수 있으며, 천공시 엔트리 시트의 코팅층이 드릴 표면에서 윤활작용을 할 수 있고, 이로 인한 드릴의 마찰 열을 감소시켜 홀 내벽의 균일성을 확보할 수 있는 장점이 있어 널리 사용되고 있다.

이와 관련하여, 일본 특허 공개 제2003-175412호에서는 수용성 수지와 비수용성 윤활제를 혼합해서 박막시트를 성형하고 알루미늄과 같은 박판에 붙이는 방법이 개시되어 있다. 또한 일본 특허 공개 제2003-136485호에서는 두께 20-200 마이크론의 알루미늄 박판의 일면에 평균 두께가 1-10 마이크론의 열경화성 수지의 도막을 형성하고, 그 위에 두께 20-500 마이크론의 수용성 수지 시트를 붙이는 방법이 개시되어 있다.

그러나 상기 특허에서는 윤활수지층으로 폴리에틸렌 글리콜을 사용하고 있는데, 이는 현재 가장 널리 사용되고 있는 원료 중 하나로서 타공시 발생하는 드릴 비트의 마찰열에 의해 융해되어 수지 말림 현상이 발생하기 쉽고, 이로 인한 가공 부산물의 미배출, 홀 위치 정밀도 저하 및 가공 드릴 파손 등을 발생시키는 문제점을 지니고 있다.

또한 대한민국 특허 제10-672775호에서는 윤활성 시트용 코팅 물질로 수평균 분자량이 10,000 ~ 80,000 인 수용성 코폴리에스테르 수지와 말단기에 산을 갖는 에테르기와 에스테르기를 동시에 갖는 분자량 3,000 ~ 40,000의 폴리에테르에스테르 제1수용성 윤활제와 분자량 600 ~ 1000 에테르기를 포함하는 고분자를 사용하는 방안이 제시되고 있다. 그러나 이 방법은 윤활성 수지 표면의 조도, 경도가 낮아 천공시 홀의 정확성이 떨어지는 문제가 있으며 윤활성 수지와의 상용성 저하로 인하여 홀 내벽의 정밀성이 저하되는 문제가 발생한다.

따라서 타공시 수지 말림 현상이 발생하지 않으며, 금속 기재에 대한 결합력이 뛰어나고, 천공되는 홀의 균일성과 정확성이 우수한 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트의 개발이 요구되어 왔다.

본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 타공시 수지 말림 현상이 발생하지 않으며, 별도의 접착제 없이 금속 기재에 대한 결합력이 뛰어나고, 천공되는 홀의 균일성과 정확성이 우수한 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 기술적 과제는 별도의 접착층 형성 공정 없이 결합력이 우수한 바인더 수지를 이용하여 단일 코팅 공정으로 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

첫 번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 금속 박막 기재; 및 상기 기재상에 코팅된 윤활성 수지층을 포함하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트로서, 상기 윤활성 수지층은 a) 수분산 되어 있는 열경화성 에멀젼 바인더 수지, b) 지방산 에테르계 또는 에스테르계 수용성 윤활성 수지 및 c) 금속 이형제를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 바인더 수지는 수분산된 아크릴 수지 또는 수분산된 아크릴-사카라이드 공중합체 수지 또는 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있으며, 구체적으로 아크릴-스타치 공중합체 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 일실시예에 의하면, 수용성 윤활성 수지는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에스테르, 폴리에틸렌 알킬 아민 에테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 공중합체 또는 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다. 구체적인 예로서, 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 도데실 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 라우릴 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 올레익 에스테르, 폴리옥시에틸렌 스테아릭 에스테르 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.

또한 본 발명에 사용되는 수용성 윤활성 수지의 평균 분자량은 1,500 ~ 20,000 인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 일실시예에 의하면, 수용성 윤활성 수지는 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 에테르를 포함하는 것이 바람직하고, 분자량이 다른 2종의 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 에테르를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 예를 들어, 분자량이 다른 2종의 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 에테르 중 하나의 분자량은 4,000 ~ 8,000이고, 다른 하나의 분자량은 1,500 ~ 1,700인 것을 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 일실시예에 의하면, 금속이형제는 수분산된 칼슘 스테아레이트, 지방산 에스테르, 파리핀 왁스, 카나우바 왁스, 폴리옥시에틸렌 캐스터 오일 또는 왁스 또는 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있으며, 폴리옥시에틸렌 캐스터 오일을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 윤활성 수지층은 수지층의 총 중량을 기준으로 a) 수분산 되어 있는 열경화성 에멀젼 바인더 수지 10 ~ 90 중량부, b) 지방산 에테르계 또는 에스테르계 수용성 윤활성 수지 20 ~ 80 중량부, 및 c) 금속 이형제 1 ~ 20 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 금속 박막은 0.05 ~ 0.2 mm 두께의 알루미늄 박막인 것이 바람직하고, 윤활성 수지층의 두께는 5 ~ 200 ㎛인 것이 바람직하다.

한편 본 발명은 두 번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 접착층 없이 단일 코팅 공정을 통해 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트를 제조 방법으로서, 1) 수분산 되어 있는 열경화성 에멀젼 바인더 수지, 지방산 에테르계 또는 에스테르계 수용성 윤활성 수지 및 금속 이형제를 혼합하여 윤활성 수지층 코팅액을 제조하는 단계: 2) 상기 코팅액을 금속 박막 기재상에 코팅하는 단계: 및 3) 상기 코팅액 중 용제를 휘발시켜 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 윤활성 수지층을 금속 박막 기재상에 코팅하는 단계는 콤마 코터, 로드 코터, 립 코터, 슬롯다이 코터, 키스 코터, 커튼 코터, 나이프 코터, 압출 코터를 이용하여 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트는 타공시 발생하는 드릴 비트의 마찰력에 의한 수지 말림 현상이 나타나지 않으며, 타공시 위치정밀도, 타공내벽의 품질도 우수하다. 또한 별도의 접착층 없이도 기재와의 결합력이 우수하고, 표면 끈적임이 없어 특성이 우수하다. 또한 별도의 접착층 형성 공정 없이 결합력이 우수한 바인더 수지를 이용하여 단일 코팅 공정으로 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트를 제조할 수 있어 제조 공정이 단순하고, 매우 경제적이다.

도 1은 실시예 14, 16과 비교예 7, 실시예 17과 비교예 7 내지 10의 타공 과정에서 형성된 홀의 위치 정밀도를 측정을 한 AOI(Automated Optical Inspection) 측정 결과를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 16의 타공 후 홀의 단면을 광학현미경을 이용하여 거칠기를 측정한 결과를 보여주는 도면이다.
도 3은 실시예 17과 비교예 8의 타공 후 드릴비트의 수지 말림 확인 결과 사진이다.
도 4은 실시예 14와 실시예 16의 타공 후 드릴비트의 절삭칩 배출 여부 결과 사진이다.

이하 실시예를 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트는 금속 박막 기재; 및 상기 기재상에 코팅된 윤활성 수지층을 포함한다. 이때 윤활성 수지층은 a) 수분산 되어 있는 열경화성 에멀젼 바인더 수지, b) 지방산 에테르계 또는 에스테르계 수용성 윤활성 수지 및 c) 금속 이형제를 포함하는 것이 특징이다.

본 발명에 사용가능한 수용성 윤활성 수지는 타공시 발생하는 마찰에 의해 드릴의 온도가 증가함에 따라 발생하는 천공 홀의 균일성과 정확성이 저하되는 현상을 개선하기 위해 지방산을 포함하는 수용성 수지가 바람직하다. 이때 지방산을 포함하고 있는 수용성 수지로서 결정화도 높으며 분자량이 낮은 수지를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 수용성 윤활성 수지는 서로 다른 2종 이상의 수지를 혼합하고, 이에 따른 상용성과 기능성을 조절하면서 적절히 배합하여 사용하는 것이 바람직하며, 이에 따라 윤활성 수지층의 높은 표면 조도와 경도를 형성하면서도 윤활성이 우수한 엔트리 시트를 제공할 수 있다.

본 발명에서 사용가능한 수용성 윤활성 수지로는 알킬 폴리옥시에틸렌 에테르계 또는 에스테르계 수용성 수지를 들 수 있으며, 더욱 구체적으로 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 에스테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 공중합체 또는 이들의 혼합물 중에서 선택하는 것이 바람직하다.

또한 수용성 윤활성 수지는 윤활성 수지층의 총 중량을 기준으로 20 ~ 80 중량부를 사용하는 것이 바람직하고, 평균 분자량은 1,500 ~ 20,000 인 것이 바람직하다. 윤활성 수지의 분자량이 1,500 미만일 경우 상온 건조시간이 지연되면서 표면 끈적임이 발생하여 도막형성을 방해하며 분자량이 20,000을 초과하는 경우 결정화도가 큰 수지의 특성으로 인해 결정화 정도가 심화되어 시트 표면에 핵을 형성하여 외관에 영향을 주게 되며 핵을 형성하는 과정에서 바인더 수지의 경화를 지연시켜 표면 끈적임이 유지되는 현상을 초래하게 된다.

한편 본 발명에서 사용하는 윤활성 수지는 자체적으로는 도막 형성이 불가능하며 지방산이 포함되어 있어 금속 기재와의 부착력이 매우 낮은 것이 일반적이다. 이를 보완하기 위하여 바인더 수지를 사용하였으며 도막형성과 금속 기재와의 부착력을 개선할 수 있다. 본 발명에 사용되는 바인더 수지는 타공시 수지 말림 현상을 개선하기 위해 표면경도가 높고 드릴 비트에 발생하는 마찰열에 의해 융해되지 않는 열경화성 수지를 사용하였다. 금속인 기재 표면과의 부착력을 향상하기 위하여 수용성 에멀젼 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 구체적으로 수분산된 아크릴 수지 또는 수분산된 아크릴-사카라이드 공중합체 수지 또는 이들의 혼합물 중에서 선택하는 것이 바람직하고, 이 중에서 아크릴-스타치 공중합체 수지를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

바인더 수지는 윤활성 수지층의 총 중량을 기준으로 10 ~ 90 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 중량비가 10 중량부 미만일 경우 윤활성 수지의 바인더 역할이 저하되면서 도막형성을 저하시켜 표면 끈적임이 발생하며 90 중량을 초과하는 경우에는 윤활성이 떨어져 천공시 가공성이 떨어지는 단점이 발생하게 된다.

또한 본 발명에서는 타공시 발생하는 가공 부산물이 드릴의 배출구를 차단함으로 발생하는 잔류물로 인한 홀 내벽 품질 저하, 드릴 파손 등의 문제를 개선하기 위하여 금속 이형제 수지를 포함하며, 수분산된 칼슘 스테아레이트, 지방산 에스테르, 파라핀 왁스, 카나우바 왁스, 폴리옥시에틸렌 카스터 오일 또는 왁스 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 고분자를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 금속 이형제는 윤활성 수지층의 총 중량을 기준으로 1 ~ 10 중량부를 사용하는 것이 적절하다.

또한 본 발명에 사용되는 금속 박막 기재는 0.05 ~ 0.2 mm 두께의 알루미늄 박막인 것이 바람직하고, 윤활성 수지층의 두께는 5 ~ 200 ㎛ 인 것이 바람직하다.

한편 본 발명에 따른 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트는 접착층 없이 단일 코팅 공정을 통해 제조할 수 있어 매우 경제적이다. 구체적으로 1) 수분산 되어 있는 열경화성 에멀젼 바인더 수지, 지방산 에테르계 또는 에스테르계 수용성 윤활성 수지 및 금속 이형제를 혼합하여 윤활성 수지층 코팅액을 제조하는 단계: 2) 상기 코팅액을 금속 박막 기재상에 코팅하는 단계: 및 3) 상기 코팅액 중 용제를 휘발시켜 건조하는 단계를 포함하며, 상기 윤활성 수지층을 금속 박막 기재상에 코팅하는 단계는 콤마 코터, 로드 코터, 립 코터, 슬롯다이 코터, 키스 코터, 커튼 코터, 나이프 코터, 압출 코터를 이용하여 수행될 수 있다.

이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.

실시예 1

폴리아크릴-아미드 (분자량, Mw = 200,000) 60 중량부와 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 (분자량, Mw = 8,000) 40 중량부를 물 400 중량부에 용해시켜 점도가 있는 코팅액을 제조하였다. 전처리가 되지 않는 알루미늄 시트 120㎛을 준비하고 코팅액을 두께 조절이 가능한 어플리케이터(applicator)를 이용하여 코팅하였다. 코팅 후 130℃의 열풍순환 방식의 건조 오븐에 넣어 용제인 물을 휘발 시켜 도막두께 40㎛의 윤활성 시트를 제작하였다.

실시예 2

금속염이 치환된 폴리에틸렌테레프탈레이트 (분자량, Mw = 35,000) 60 중량부와 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 (분자량, Mw = 8,000) 40 중량부를 물 150 중량부, 알코올 50 중량부에 용해시켜 점도가 있는 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액을 이용하여 실시예 1과 동일하게 윤활성 시트를 제작하였다.

실시예 3

카르복시메틸셀룰로오스 (1%wt, 점도 = 30cps) 20 중량부와 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 (분자량, Mw = 8,000) 100 중량부를 80℃의 물 400 중량부에 용해시켜 점도가 있는 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액을 이용하여 실시예 1과 동일하게 윤활성 시트를 제작하였다.

실시예 4

폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 (분자량, Mw = 8,000) 40 중량부를 물 100 중량부에 완전히 용해시킨 후 수분산된 아크릴 수지(고형분 = 50%) 120 중량부를 천천히 첨가하면서 혼합 분산시켜 점도가 있는 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액을 이용하여 실시예 1과 동일하게 윤활성 시트를 제작하였다.

실시예 5

폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 (분자량, Mw = 8,000) 40 중량부를 물 100 중량부에 완전히 용해시킨 후 수분산된 아크릴-스타치 공중합체 수지 (고형분 = 50%) 120 중량부를 천천히 첨가하면서 혼합 분산시켜 점도가 있는 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액을 이용하여 실시예 1과 동일하게 윤활성 시트를 제작하였다.

비교예 1

수분산된 에폭시 수지 (고형분 = 50%) 90 중량부와 경화제 10 중량부를 혼합하여 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액을 이용하여 실시예 1과 동일하게 윤활성 시트를 제작하였다.

비교예 2

스타치 (30%wt, 점도 = 500cps) 60 중량부와 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 (분자량, Mw = 8,000) 40 중량부를 80℃의 물 200 중량부에 용해시켜 점도가 있는 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액을 이용하여 실시예 1과 동일하게 윤활성 시트를 제작하였다.

비교예 3

선형 폴리 에틸렌 글리콜 (분자량, Mw = 200,000) 50 중량부와 선형 폴리에틸렌 글리콜 (분자량, Mw = 15,000) 50 중량부를 물 150 중량부와 알코올 50 중량부에 용해시켜 점도가 있는 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액을 이용하여 실시예 1과 동일하게 윤활성 시트를 제작하였다.

비교예 4

윤활성 시트중 국내산 제품인 AR12040을 준비하였다.

윤활성 수지층이 수용성 수지인 폴리옥시에틸렌 에스테르계 수지이며 접착층을 포함하여 삼단 구조로 형성되어 있다.

타공 시험 결과

상기 실시예 1, 2, 4, 5 및 비교예 1, 3, 4에서 제조한 시편을 160,000RPM의 속도를 지니는 CNC 천공 기계에 0.3mm 구경의 드릴비트를 이용하여 타공하였다. 타공시 PCB 기판은 HTFR-4 재질의 0.85T 두께의 기판을 3층 적층하였으며, 타공횟수는 13,000회 진행하였다. 타공 시험 결과는 하기 표 1에 정리되어 있다.

(평가 방법)

1) 외관 평가 : 코팅액의 젖음성, 시트 형성 여부를 중점으로 육안 관찰에 의한 타공 시험 가능여부에 따름.

◎: 매우 좋음, ○: 양호, △: 보통, X: 불량

2) 접착력

① 항온 항습 테스터에 넣어 25℃/90% 습도 수준에서 24시간 방치하여 기재와 수지층의 박리 현상을 관찰에 의한 결과에 따름..

◎: 접착력이 매우 좋음, ○: 양호, △: 보통, X: 불량

② 1mm 간격으로 가로 X 세로 10개의 선을 그어 점착테이프 이용하여 뜯겨진 수지의 수량을 확인함.

3) 수지말림 정도: 2,000 hit/bit 타공 후 드릴 상단부 육안관찰에 의한 존재 여부에 따름.

◎: 매우 좋음, ○: 양호, △: 보통, X: 불량

4) 절삭칩 배출: 타공 시험 후 윤활성 시트의 홀 막힘 여부 육안 관찰에 따름.

◎: 매우 좋음, ○: 양호, △: 보통, X: 불량

5) 드릴 파손: 타공 시 투입된 드릴의 파손 수량으로 16,000 hit 가공시 파손된 드릴비트의 수

6) 홀 위치 정확성: 타공 후 인쇄회로기판 스택(stack)의 최하부(lowest) 에 형성된 홀 위치를 자동광학검사기(AOI, Automated Optical Inspection)를 이용하여 공정능력지수(cpk, Process capability index) 측정하였다.

: 공정의 목표치가 설정된 한계 (UL = 70㎛) 안에서 공정이 그 목표치를 얼마나 충족시키는지를 나타내는 수치

실시예 3과 비교예 2는 균일한 도막을 형성하지 못하여 타공시험에서 배제하였다. 원인으로는 바인더와 윤활성 수지 간 상용성이 좋지 못하여 젖음성이 저하되는 현상에 의한 것으로 판단된다.

비교예 3에 사용된 폴리 에틸렌 글리콜은 열가소성 수지로서 타공시 발생하는 드릴 비트의 마찰열에 의해 융해되어 수지 말림 현상이 발생하지만, 융점이 높은 실시예 1, 2 및 열경화성 수지로 구성된 실시예 4, 5, 비교예 1은 수지 말림 현상이 발생하지 않았다. 이는 표면경도가 높고 열경화성 수지로 구성된 바인더를 사용함에 따라 수지말림 현상이 개선되는 것을 보여 주고 있다. 또한 전처리 되지 않은 금속 접착력에서도 다른 수지에 비해 열경화성 수지로 구성된 수성 에멀젼 수지가 뛰어난 결과를 나타내었다. 그리고 비교예 1에서 확인된 바와 같이 윤활성 수지의 유무에 따라 드릴 비트의 파손, 가공 홀의 정밀도가 감소되는 것을 확인할 수 있으며 이는 드릴비트에 발생하는 마찰에 의한 온도 상승에 의한 것을 유추할 수 있다. 비교예 4에서 결과를 확인할 수 있듯이 경쟁사 대비 낮은 결과을 나타내고 있다.

한편 실시예 4, 5에서는 이러한 수지 말림현상이 발생하지 않음으로서 드릴비트 파손 문제가 크게 개선되었으나 윤활성 부족으로 인한 위치정밀도와 칩 배출 불량은 다소 개선할 필요성이 있었다. 따라서 하기 실시예에서는 상기 열경화성 수지를 바인더로 이용하고 윤활성이 뛰어난 수용성 수지를 적용하여 마찰열에 따른 문제 현상 및 칩 배출 불량을 감소시키는 실험을 진행하였다.

실시예 6

폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 (분자량, Mw = 8,000) 30 중량부와 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 (분자량, Mw = 1,500) 10 중량부를 물 100 중량부에 완전히 용해시킨 후 수분산된 아크릴 수지 (고형분 = 50%) 120 중량부를 천천히 첨가하면서 혼합 분산시켜 점도가 있는 코팅액을 제조하였다. 전처리가 되지 않는 알루미늄 시트 120㎛ 을 준비하고 상기 코팅액을 두께 조절이 가능한 어플리케이터(applicator)를 이용하여 코팅하였다. 코팅 후 130℃의 열풍순환 방식의 건조 오븐에 넣어 용제인 물을 휘발시켜 도막두께 60㎛의 윤활성 시트를 제작하였다.

실시예 7

실시예 6의 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 (분자량, Mw = 1,500)을 대신하여 폴리옥시에틸렌 도데실 페닐 에테르 (분자량, Mw = 1,700) 10 중량부를 사용하고 실시예 6와 동일하게 코팅액을 제조한 후 윤활성 시트를 제작하였다.

실시예 8

실시예 6의 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 (분자량, Mw = 1,500)을 대신하여 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 (분자량, Mw = 1,500) 10 중량부를 사용하고 실시예 6와 동일하게 코팅액을 제조한 후 윤활성 시트를 제작하였다.

실시예 9

실시예 6의 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 (분자량, Mw = 1,500)을 대신하여 폴리옥시에틸렌 올레익 에스테르 (분자량, Mw = 1,500) 10 중량부를 사용하고 실시예 6와 동일하게 코팅액을 제조한 후 윤활성 시트를 제작하였다.

실시예 10

폴리옥시에틸렌 옥틸 페닐 에테르 (분자량, Mw = 4,000) 30 중량부와 폴리옥시에틸렌 옥틸 페닐 에테르 (분자량, Mw = 1,500) 10 중량부를 물 100 중량부에 완전히 용해시킨 후 수분산된 아크릴 수지(고형분 = 50%) 120 중량부를 천천히 첨가하면서 혼합 분산시켜 점도가 있는 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액을 이용하여 실시예 6과 동일하게 윤활성 시트를 제작하였다.

실시예 11

폴리옥시에틸렌 스테아릭 에스테르 (분자량, Mw = 4,000) 30 중량부와 폴리옥시에틸렌 스테아릭 에스테르 (분자량, Mw = 1,500) 10 중량부를 물 100 중량부에 완전히 용해시킨 후 수분산된 아크릴 수지(고형분 = 50%) 120 중량부를 천천히 첨가하면서 혼합 분산시켜 점도가 있는 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액을 이용하여 실시예 6과 동일하게 윤활성 시트를 제작하였다.

실시예 12

바인더 수지로 수분산된 아크릴-스타치 공중합체 수지(고형분 = 50%) 120 중량부를 사용하여 실시예 6와 동일하게 코팅액을 제조한 후 윤활성 시트를 제작하였다.

비교예 5

실시예 6의 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르 (분자량, Mw = 1,500)을 대신하여 소르비탄 지방산 에스테르 (분자량, Mw = 1,700) 10 중량부를 사용하고 실시예 6와 동일하게 코팅액을 제조한 후 윤활성 시트를 제작하였다.

비교예 6

폴리에틸렌 글리콜 (분자량, Mw = 6,000) 40 중량부와 폴리에틸렌 글리콜 (분자량, Mw = 600) 10 중량부를 물 100 중량부에 완전히 용해시킨 후 수분산된 아크릴 수지 (고형분 = 50%) 120 중량부를 천천히 첨가하면서 혼합 분산시켜 점도가 있는 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액을 이용하여 실시예 6과 동일하게 윤활성 시트를 제작하였다. 코팅액의 외관, 접착력, 표면 끈적임 측정 결과는 하기 표 2에 기재하였다.

(측정방법)

1) 외관상태: 코팅/건조 후 상온으로 냉각하여 시트 형성 여부를 중점으로 육안 관찰에 의한 결과.

◎: 외관이 매우 좋음, ○: 양호, △: 보통, X: 불량

2) 접착력: 항온 항습 테스터에 넣어 25℃/90% 습도 수준에서 24시간 방치하여 기재와 수지층의 박리 현상을 육안 관찰에 의한 결과.

◎: 접착력이 매우 좋음, ○: 양호, △: 보통, X: 불량

3) 표면 끈적임은 코팅면이 경화된 후, 코팅 시편 10장을 겹쳐놓고 1kg의 추로 압력을 가한 후 24시간 후에 관찰에 의한 결과.

◎: 표면 끈적임이 없이 매우 좋음, ○: 양호, △: 보통, X: 불량

일반적으로 결정화도가 큰 폴리에틸렌 글리콜은 분자량이 증가할수록 결정화 정도가 심하여 진다. 상대적으로 실시예 10, 11 에 적용한 폴리옥시에틸렌계 수지에 대비하여 큰 분자량의 수지를 사용한 실시예 6 ~ 9 의 경우 윤활성 시트 표면에 수지의 결정화가 진행되면서 핵을 형성하여 외관에 영향을 주게 된다. 또한, 핵이 형성되는 과정에서 바인더 수지의 경화를 지연 시킬 뿐만 아니라, 첨가한 저 분자량의 윤활 수지는 상온에서 액상 또는 페이스트 상태로 건조/냉각 후에도 끈적임이 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 바인더 수지의 종류에 따라 다른 결과를 나타내며 실시예 12에서와 같이 아크릴-스타치 공중합체 수지가 윤활성 수지의 바인더로서의 역할이 더 크다는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리 에틸렌 글리콜은 바인더의 에멀젼을 파괴시켜 수지의 응집을 일으키고 접착력을 저하시키는 등 바인더로의 역할이 상실되는 것을 확인하였다. 하여, 열경화성 수지중 아크릴-스타치 공중합체 수지를 바인더로 사용하고, 분자량이 작은 윤활성 수지를 사용하여 타공 시험을 진행하였다.

실시예 13

폴리옥시에틸렌 옥틸 페닐 에테르 (분자량, Mw = 4,000) 30 중량부와 폴리옥시에틸렌 옥틸 페닐 에테르 (분자량, Mw = 1,500) 10 중량부를 물 100 중량부에 완전히 용해시킨 후 수분산된 아크릴-스타치 공중합체 수지 (고형분 = 50%) 120 중량부를 천천히 첨가하면서 혼합 분산시켜 점도가 있는 코팅액을 제조하였다. 전처리가 되지 않는 알루미늄 시트 130㎛ 을 준비하고 상기 코팅액을 두께 조절이 가능한 어플리케이터(applicator)를 이용하여 코팅하였다. 코팅 후 130℃의 열풍순환 방식의 건조 오븐에 넣어 용제인 물을 휘발시켜 도막두께 60㎛의 윤활성 시트를 제작하였다.

실시예 14

실시예 13에서 적용한 폴리옥시에틸렌 옥틸 페닐 에테르 (분자량, Mw = 1,500) 10 중량부를 대신하여 폴리옥시에틸렌 올레익 에스테르(분자량, Mw = 1,400) 10 중량부를 사용하고 동일하게 코팅액을 제조한 후 윤활성 시트를 제작하였다.

실시예 15

폴리옥시에틸렌 옥틸 페닐 에테르 (분자량, Mw = 4,000) 30 중량부와 폴리옥시에틸렌 옥틸 페닐 에테르 (분자량, Mw = 1,500) 5 중량부를 물 100 중량부에 완전히 용해시킨 후 수분산된 아크릴-스타치 공중합체 수지 (고형분 = 50%) 120 중량부와 수분산된 칼슘 스테아레이트 (고형분 = 50%) 5 중량부를 천천히 첨가하면서 혼합 분산시켜 점도가 있는 코팅액을 제조하고 실시예 13과 동일하게 윤활성 시트를 제작하였다.

실시예 16

폴리옥시에틸렌 옥틸 페닐 에테르 (분자량, Mw = 4,000) 30 중량부와 폴리옥시에틸렌 카스터 오일 (분자량, Mw = 2,000) 10 중량부를 물 100 중량부에 완전히 용해시킨 후 수분산된 아크릴-스타치 공중합체 수지 (고형분 = 50%) 120 중량부를 천천히 첨가하면서 혼합 분산시켜 점도가 있는 코팅액을 제조하고 실시예 13과 동일하게 윤활성 시트를 제작하였다.

비교예 7

윤활성 시트중 국내산 제품인 AR12060을 준비하였다.

실시예 17

전처리가 되지 않는 알루미늄 시트 70㎛ 을 준비하고 실시예 16에서 제조한 코팅액을 이용하여 도막두께 40㎛ 의 윤활성 시트를 제작하였다.

비교예 8

윤활성 시트중 일본산 제품인 LE900을 준비하였다.

비교예 9

윤활성 시트중 국내산 제품인 M40을 준비하였다.

비교예 10

윤활성 시트중 국내산 제품인 ES40을 준비하였다.

윤활성 수지층이 금속염이 치환된 수용성 폴리에테르에스테르계 수지이며 접착층이 없는 이단 구조로 형성되어 있다.

타공 시험 결과

상기 실시예 13 내지 16 및 비교예 7에서 제조한 시편을 160,000RPM의 속도를 지니는 CNC 천공 기계에 0.25mm 구경의 드릴비트를 이용하여 타공하였다. 타공시 PCB 기판은 HTFR-4 재질의 0.95T 두께의 기판을 3층 적층하였으며, 타공횟수는 78,000회 진행하였으며 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

(측정방법)

1) 홀 거칠기: 타공 후 인쇄회로기판 스택의 최상부 기판의 천공된 홀의 상부 및 하부 중심점을 관통하는 방향으로 수직으로 잘라 수직 절단면을 얻었다. 상기 수직 절단면을 연마하여 광학현미경을 통해 분석하였다.

상기 측정 결과, 상기 표 3의 실시예 13, 14, 15, 16에서 확인할 수 있는 바와 같이 바인더 수지로서 수분산된 아크릴-스타치 공중합체 수지를 사용할 경우 수지말림 현상은 높은 개선 효과를 보였다. (도 3) 한편, 저분자의 윤활성 수지를 사용한 실시예 13, 14의 경우 윤활성 개선 효과에 의한 마찰열 감소로 인하여 홀 정밀도가 상승된 것으로 판단되나 절삭칩의 배출은 여전히 해결되지 않았으며 이로 인한 잔류물로 인하여 홀 거칠기가 좋지 못한 결과를 나타내었다. 이는 가공 부산물이 드릴의 절삭칩 배출구를 차단하여 발생한 현상으로 금속 이형제를 적용할 경우 실시예 15, 16과 같이 개선되는 것을 확인할 수 있다. (도 4) 특히, 카스터 오일이 가장 우수한 효과를 나타내며 이로 인한 드릴 파손, 홀 정밀도, 거칠기가 현저하게 개선되었다. (도 1 및 도 2) 이를 이용하여 미세 천공 테스트를 진행하였다.

상기 실시예 17 및 비교예 8, 9, 10 에서 제조한 시편을 300,000RPM의 속도를 지니는 CNC 천공 기계에 0.075mm 구경의 드릴비트를 이용하여 타공하였다. 타공시 PCB 기판은 HTFR-4 재질의 0.15T 두께의 기판을 2층 적층하였으며, 타공횟수는 72,000회 진행하였으며 그 결과를 표 4에 나타내었다.

상기 표 4의 결과에서와 같이 본 발명에 따른 실시예 17의 윤활성 시트를 사용할 경우 비교예 8에 비해 수지말림이 발생하지 않으며 위치정밀도가 더욱 우수하다는 것을 확인할 수 있다.

Claims

금속 박막 기재; 및 상기 기재상에 코팅된 윤활성 수지층을 포함하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트에 있어서,
상기 윤활성 수지층은 a) 수분산된 아크릴-스타치 공중합체 수지를 포함하는 열경화성 에멀젼 바인더 수지, b) 지방산 에테르계 또는 에스테르계 수용성 윤활성 수지 및 c) 금속 이형제를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트.
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제1항에 있어서,
상기 수용성 윤활성 수지는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에스테르, 폴리에틸렌 알킬 아민 에테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 공중합체 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트.
제4항에 있어서,
상기 수용성 윤활성 수지는 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 도데실 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 라우릴 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 올레익 에스테르, 폴리옥시에틸렌 스테아릭 에스테르 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트.
제1항에 있어서,
상기 수용성 윤활성 수지의 평균 분자량은 1,500 ~ 20,000 인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트.
제4항에 있어서,
상기 수용성 윤활성 수지는 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 에테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트.
제7항에 있어서,
상기 수용성 윤활성 수지는 분자량이 다른 2종의 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 에테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트.
제8항에 있어서,
상기 분자량이 다른 2종의 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 에테르 중 하나의 분자량은 4,000 ~ 8,000이고, 다른 하나의 분자량은 1,500 ~ 1,700인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트.
제1항에 있어서,
상기 금속이형제는 수분산된 칼슘 스테아레이트, 지방산 에스테르, 파리핀 왁스, 카나우바 왁스, 폴리옥시에틸렌 캐스터 오일 또는 왁스 또는 이들의 혼합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트.
제1항에 있어서,
상기 윤활성 수지층은 수지층 총 중량을 기준으로 a) 수분산 되어 있는 열경화성 에멀젼 바인더 수지 10 ~ 79 중량부, b) 지방산 에테르계 또는 에스테르계 수용성 윤활성 수지 20 ~ 80 중량부, 및 c) 금속 이형제 1 ~ 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트.
제1항에 있어서,
상기 금속 박막은 0.05 ~ 0.2 mm 두께의 알루미늄 박막인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트.
제1항에 있어서,
상기 윤활성 수지층의 두께는 5 ~ 200 ㎛인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트.
접착층 없이 단일 공정을 통해 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트를 제조 방법에 있어서,
1) 수분산된 아크릴-스타치 공중합체 수지를 포함하는 열경화성 에멀젼 바인더 수지, 지방산 에테르계 또는 에스테르계 수용성 윤활성 수지 및 금속 이형제를 혼합하여 윤활성 수지층 코팅액을 제조하는 단계:
2) 상기 코팅액을 금속 박막 기재상에 코팅하는 단계: 및
3) 상기 코팅액 중 용제를 휘발시켜 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트의 제조 방법.
제14항에 있어서,
상기 윤활성 수지층을 금속 박막 기재상에 코팅하는 단계는 콤마 코터, 로드 코터, 립 코터, 슬롯다이 코터, 키스 코터, 커튼 코터, 나이프 코터, 압출 코터를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 천공용 엔트리 시트의 제조 방법.