KR101193311B1

KR101193311B1 - 고분자 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 절연 필름, 그리고 상기 절연 필름의 제조 방법

Info

Publication number: KR101193311B1
Application number: KR1020100094412A
Authority: KR
Inventors: 이규상; 홍상수; 임현호; 이화영; 조재춘
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2012-10-19
Also published as: JP2012072405A; US20120077039A1; CN102558767A; KR20120032869A; TW201217446A

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 제조용 절연 필름 제조를 위한 고분자 수지 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 고분자 수지 조성물은 고분자 수지 및 고분자 수지의 반 데르 발스(van der waals) 힘에 비해 큰 인력으로 고분자 수지를 결합시키는 그래핀(graphene)을 포함한다.

Description

고분자 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 절연 필름, 그리고 상기 절연 필름의 제조 방법{POLYMER RESIN COMPOSITE, AND INSULATING FILM MANUFACTURED USING THE POLYMER RESIN COMPOSITE, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE INSULATING FILM}

본 발명은 고분자 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 절연 필름, 그리고 상기 절연 필름의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온도 변화에 따른 팽창 및 수축률이 작은 고분자 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조되어 열 팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion:CTE)를 감소시킨 절연 필름, 그리고 상기 절연 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 소정의 전자 장치를 위한 다양한 종류의 패키지 구조물은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board:PCB)을 구비한다. 예컨대, 인쇄회로기판에 반도체 집적회로 칩, 다양한 종류의 수동 및 능동 소자들, 그리고 그 밖의 칩 부품들을 실장하여, 시스템 패키지 구조물을 구현할 수 있다.

최근의 전자 제품들은 전세계적으로 보편화되어 사용되므로, 다양한 환경에서 제품 신뢰성이 유지될 수 있도록, 인쇄회로기판의 높은 신뢰성이 요구된다. 예컨대, 인쇄회로기판에 대해 높은 열 특성이 요구되며, 특히, 낮은 열 팽창계수 특성을 갖는 인쇄회로기판이 요구된다.

보다 구체적으로, 인쇄회로기판의 제조 공정은 복수의 절연 필름들을 적층한 적층체를 압착 및 소성하여 제조된다. 이 과정에서, 상기 인쇄회로기판에 형성되는 관통홀(through hole)에 도금되어 있는 도금막과 상기 절연 필름들 간의 열 팽창 계수 차이로 인해, 상기 도금막에 크랙(crack)이 발생되는 현상이 발생된다. 이 경우, 상기 인쇄회로기판 내에 쇼트(short)가 발생하게 되므로, 인쇄회로기판의 제조 효율이 저하된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 온도 변화에 따른 팽창 및 수축률을 감소시킨 고분자 수지 조성물을 제공하는 것에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 빌드업 다층 회로기판의 열 팽창 계수를 낮출 수 있는 절연 필름을 제공하는 것에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 빌드업 다층 회로기판의 열 팽창 계수를 낮출 수 있는 절연 필름의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 인쇄회로기판 제조용 절연 필름은 고분자 수지 및 상기 고분자 수지의 반 데르 발스(van der waals) 힘에 비해 큰 인력으로 상기 고분자 수지를 결합시키는 그래핀(graphene)을 갖는 고분자 수지 조성물로 제조된다.
이때, 단층 시트 구조의 상기 그래핀이 상기 고분자 수지 사이에 개재되고, 상기 고분자 수지 사이의 분자간 반데르 발스 힘에 비해 큰 그래핀 단층 시트와 상기 고분자수지 사이의 극성 결합력으로 결합된 상기 고분자 수지 조성물로 제조될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 그래핀은 0.05 내지 40wt%로 조절될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 그래핀은 단층 시트 구조로서 상기 고분자 수지 사이에 개재될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 그래핀과 극성 용매의 반응성이 증가되도록, 상기 그래핀 표면에 유도체(derivative)가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 고분자 수지로는 에폭시 수지가 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 경화제를 더 포함하되, 상기 경화제는 아민계, 이미다졸계, 구아닌계, 산무수물계, 디시안디아 마이드계, 그리고 폴리아민계 중 적어도 어느 하나의 경화제가 사용될 수 있다. 또는, 상기 경화제로는 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-페닐 이미다졸, 비스(2-에틸-4-메틸이미다졸), 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 트리아진 첨가 타입 이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드폭시메틸이미다졸, 프탈산 무수물, 테트라하이드로프탈산 무수물, 메틸부테닐테트라 하이드로 프탈산 무수물, 헥사하이드로프탈산 무수물, 메틸하이드로프탈산 무수물, 트리멜리트산 무수물, 피로멜리트산 무수물, 그리고 벤조페논테트라카르복시산 무수물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 경화 촉진제를 더 포함하되, 상기 경화 촉진제는 페놀(phenol), 시안 에스테르(cyanate ester), 아민(amine), 그리고 이미다졸(imidazole) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 충진제를 더 포함하되, 상기 충진제는 바륨 술페이트, 바륨 티타네이트, 실리콘 옥사이 드 분말, 무정형 실리카, 탈크, 점토, 그리고 마이카 분말 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 반응성 희석제를 더 포함하되, 상기 반응성 희석제는 페닐 글리시딜 에테르, 레조르신 디글리시딜 에테르, 에틸렌 글리콜디글리시딜 에테르, 글리세롤 트리글리시딜 에테르, 레졸형 노블락 타입 페놀수지, 그리고 이소시아네이트 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 바인더를 더 포함하되, 상기 바인더는 폴리아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리시아네이트 수지, 그리고 폴리에스테르 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

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본 발명에 따른 회로기판 제조용 절연 필름의 제조 방법은 고분자 수지 및 상기 고분자 수지의 반 데르 발스(van der waals) 힘에 비해 큰 인력으로 상기 고분자 수지를 결합시키는 그래핀(graphene)을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계, 상기 혼합물을 혼합 및 분산시켜 고분자 페이스트를 형성하는 단계, 그리고 상기 고분자 페이스트를 캐스팅(casting) 처리하여 필름화하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 혼합물을 준비하는 단계에서 극성 용매에 용해시킨 단층 시트 구조의 상기 그래핀을 상기 고분자 수지와 혼합하고, 상기 혼합물을 혼합 및 분산시켜, 상기 단층 시트 구조의 그래핀이 상기 고분자 수지 사이에 개재되도록 하고 상기 고분자 수지 사이의 분자간 반데르 발스 힘에 비해 큰 그래핀 단층 시트와 상기 고분자수지 사이의 극성 결합력으로 결합되는 상기 고분자 페이스트를 형성할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 혼합물을 준비하는 단계는 상기 고분자 페이스트 내 상기 그래핀이 0.05 내지 40wt%로 조절되도록, 상기 그래핀의 첨가량을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 혼합물을 준비하는 단계에서, 상기 그래핀과 상기 극성 용매의 반응성이 증가되도록 상기 그래핀 표면에 유도체(derivative)가 형성된 상기 그래핀을 상기 고분자 수지와 혼합할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 고분자 수지로는 에폭시 수지가 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 혼합물을 준비하는 단계에서 경화제를 더 포함하여 혼합할 수 있다.
또한, 상기 혼합물을 준비하는 단계에서 경화 촉진제를 더 포함하여 혼합할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 혼합물을 준비하는 단계에서 충진제, 반응성 희석제 및 바인더 중의 적어도 어느 하나 이상을 더 포함하여 혼합할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 고분자 수지 조성물은 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 간의 반 데르 발스 힘에 비해 큰 인력으로 상기 고분자 수지를 결합시키는 그래핀(graphene)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 고분자 수지 조성물은 온도 변화에 따른 팽창 및 수축률이 감소되어 낮은 열 팽창 계수를 갖는 빌드-업 다층 회로기판 제조를 위한 조성물로 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 회로기판 제조용 절연 필름은 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 간의 반 데르 발스 힘에 비해 큰 인력으로 상기 고분자 수지를 링크시키는 그래핀을 함유하는 고분자 수지 조성물로 제조될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 절연 필름은 온도 변화에 따른 팽창 및 수축률이 감소되어, 열 팽창 계수를 감소시킬 수 있는 빌드-업 다층 회로기판의 절연 필름으로 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조용 절연 필름의 제조 방법은 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 간의 반 데르 발스 힘에 비해 큰 인력으로 상기 고분자 수지와 링크되는 그래핀을 포함하는 고분자 수지 조성물을 이용하여 절연 필름을 제조할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 절연 필름의 제조 방법은 빌드-업 다층 회로기판의 열 팽창 계수를 감소시킬 수 있는 회로기판 제조용 절연 필름을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고분자 수지 조성물을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고분자 수지 조성물의 특성을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 고분자 수지 조성물을 이용하여 제조된 절연 필름, 그리고 상기 절연 필름의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판 제조용 절연 필름에 사용되는 고분자 수지 조성물은 고분자 수지, 그리고 그래핀(graphene)을 포함할 수 있다. 또한, 경화제, 경화촉진제를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 회로기판 제조용 절연 필름의 제조 방법은 고분자 수지 및 상기 고분자 수지의 반 데르 발스(van der waals) 힘에 비해 큰 인력으로 상기 고분자 수지를 결합시키는 그래핀(graphene)을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계, 상기 혼합물을 혼합 및 분산시켜 고분자 페이스트를 형성하는 단계, 그리고 상기 고분자 페이스트를 캐스팅(casting) 처리하여 필름화하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 혼합물을 준비하는 단계에서 극성 용매에 용해시킨 단층 시트 구조의 상기 그래핀을 상기 고분자 수지와 혼합하고, 상기 혼합물을 혼합 및 분산시켜, 상기 단층 시트 구조의 그래핀이 상기 고분자 수지 사이에 개재되도록 하고 상기 고분자 수지 사이의 분자간 반데르 발스 힘에 비해 큰 그래핀 단층 시트와 상기 고분자수지 사이의 극성 결합력으로 결합되는 상기 고분자 페이스트를 형성할 수 있다.

상기 고분자 수지는 에폭시 수지(epoxy resin)를 포함할 수 있다. 상기 에폭시 수지는 빌드-업 다층 회로기판의 제조시, 상기 회로기판의 층간 절연 재료로 사용되는 절연 물질일 수 있다. 이를 위해, 상기 에폭시 수지는 내열성, 내약품성, 그리고 전기적 특성이 우수한 것이 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 페놀 노블락형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 그리고 트리글리시딜 이소시아네이트 중 적어도 어느 하나의 복소환식 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 또는, 상기 에폭시 수지는 브롬 치환된 에폭시 수지를 포함할 수 있다.

상기 경화제는 상기와 같은 에폭시 수지의 종류에 따라, 다양한 경화제가 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 경화제는 아민계, 이미다졸계, 구아닌계, 산무수물계, 디시안디아 마이드계, 그리고 폴리아민계 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또는, 상기 경화제는 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-페닐 이미다졸, 비스(2-에틸-4-메틸이미다졸), 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 트리아진 첨가 타입 이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드폭시메틸이미다졸, 프탈산 무수물, 테트라하이드로프탈산 무수물, 메틸부테닐테트라 하이드로 프탈산 무수물, 헥사하이드로프탈산 무수물, 메틸하이드로프탈산 무수물, 트리멜리트산 무수물, 피로멜리트산 무수물, 그리고 벤조페논테트라카르복시산 무수물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 경화촉진제는 페놀(phenol), 시안 에스테르(cyanate ester), 아민(amine), 그리고 이미다졸(imidazole) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 그래핀은 탄소나노물질로서, 상기 고분자 수지 조성물 내에서 상기 에폭시 수지들 간의 가교(bridge) 역할을 할 수 있다. 예컨대, 상기 그래핀은 풍부한 전자 구름 밀도(electron cloud density)를 가지며, 이에 따라, 상기 에폭시 수지를 강한 인력으로 결합시킬 수 있다. 이때, 상기 그래핀에 의해 제공되는 상기 에폭시 수지에 대한 인력은 상기 에폭시 수지의 반 데르 발스 힘(van der waals)에 비해 매우 강할 수 있다. 도 1을 참조하면, 단층 시트 구조의 그래핀(120)이 에폭시 수지(110) 사이에 개재됨으로써 그래핀 시트(120)가 개재되지 않은 경우의 에폭시 수지(110) 사이의 반데르발스 힘보다 큰 에폭시 수지(110)과 그래핀 시트(120)의 극성 결합력에 의해 그래핀 시트(120)를 가교로 하여 에폭시 수지들(110)이 보다 강하게 결합할 수 있다. 따라서, 상기 그래핀에 의해, 상기 고분자 수지 조성물은 온도 변화에 따라 팽창 및 수축률이 매우 낮은 특성을 가질 수 있다.

상기 그래핀은 상기 고분자 조성물 내에 대략 0.05 내지 40wt%로 첨가될 수 있다. 상기 그래핀의 함량이 0.05wt%에 비해 작은 경우, 상기 그래핀의 함량이 상대적으로 매우 낮아, 상기 에폭시 수지들을 강한 인력으로 링크시키는 상기 그래핀의 효과를 기대하기 어려울 수 있다. 이에 반해, 상기 그래핀의 함량이 40wt%를 초과하는 경우, 상기 그래핀의 과도한 첨가로 인해, 상기 고분자 수지 조성물의 절연 특성 저하 및 기타 다른 물질들의 상대적인 감량으로 인한 물질 특성 저하가 발생될 수 있다.

상기와 같은 그래핀의 효과 및 그 원리를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고분자 수지 조성물을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 고분자 수지 조성물(100)은 에폭시 수지(110) 및 그래핀(120)을 포함하며, 상기 그래핀(120)은 단층의 시트 구조(sheet structure)로서, 상기 에폭시 수지(110) 사이에 개재될 수 있다. 이 경우, 상기 그래핀(120)은 그 양면으로 상기 에폭시 수지(110)에 대해 강한 인력(10)을 제공하므로, 상기 에폭시 수지(110) 간의 인력(10)을 최대화할 수 있다. 이와 같은 시트 구조의 탄소나노물질을 위해서는 보통 단층 구조를 갖는 그래핀(120)이 가장 적합할 수 있다. 만약, 탄소나노튜브와 같은 보통 육각형 벌집 구조 또는 다층 구조를 갖는 경우, 상기 그래핀(120)과 같이 양면으로 인력을 제공하는 효과는 발휘되지 못하므로, 에폭시 수지(110)에 강한 인력으로 링크되지 못할 수 있다. 또한, 상기 탄노나노튜브는 그 물질 자체가 그래핀(120)에 비해 낮은 인력을 가지므로, 상기 그래핀(120)과 같은 높은 가교 효과를 기대하기 어려울 수 있다.

여기서, 상기 그래핀(120)은 그 자체의 극성(polarity)가 매우 커, 일반적으로 강한 극성의 용매에 잘 분산되지 않는 특성이 있다. 이에 따라, 일반적인 그래핀(120)을 고분자 수지 조성물에 첨가되기 어려우므로, 본 발명에서는 상기 그래핀(120)가 용매에 쉽게 녹을 수 있도록, 상기 그래핀(120) 표면에 유도체(derivative)를 화학적으로 붙여 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 상기 그래핀(120)의 표면에 카르복실기, 알킬기, 그리고 아민기 등과 같은 유도체(derivative)를 형성하여, 상기 용매에 대한 상기 그래핀(120)의 용해성을 높일 수 있다. 그래핀(120) 표면에 유도체가 형성된 그래핀(120)은 공지의 방법으로 얻을 수 있다. 그래핀(120)은 다수의 시트가 적층된 구조이므로, 그래핀 시트(120) 사이의 반데르발스 결합력보다 큰 극성 결합이 그래핀 시트(120)와 극성 용매 사이에 이루어지도록 그래핀(120) 표면에 유도체를 형성시켜 극성 용매에 분산시키면 극성 용매에 고르게 용해된 단상의 그래핀 시트(120)를 얻을 수 있다. 또는 다른 공지의 방법으로 단상의 그래핀 시트(120)를 추출하고 그래핀 시트(120) 표면에 극성 용매와 반응성을 높인 유도체를 형성시킴으로써 유도체가 형성된 단상의 그래핀 시트(120)를 얻을 수 있다.
이때, 극성 용매와 반응성이 높은 유도체가 그래핀 단층 시트(120)의 표면에 형성되어 있어, 유도체와 극성 용매 간의 극성 결합에 의해 그래핀(120)이 극성 용매에서 단층 시트로 고르게 잘 분산될 수 있다. 극성 용매에서 단층 시트로 분산된 조절된 양의 그래핀(120)을 예컨대 에폭시 수지(110)와 혼합하여 고르게 분산시켜 도 1에 도시된 바와 같이 에폭시 수지(110) 사이에 그래핀 시트(120)가 끼어 들어가도록 할 수 있다. 에폭시 수지(110) 사이의 반데르발스 힘보다 에폭시 수지(110)와 그래핀 시트(120) 사이의 극성 결합력이 크므로 극성 용매에 분산된 그래핀 시트(120)가 에폭시 수지(110) 사이로 끼어들어 가교 역학을 하게 된다.

한편, 상기 고분자 수지 조성물은 소정의 첨가제들을 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제들은 상기 고분자 수지 조성물을 이용하여 절연 필름을 제조하는 경우, 또한 더 나아가 상기 절연 필름을 이용하여 다층 회로기판을 제조하는 경우에 있어서, 제조 특성 및 기판 특성을 향상시키기 위해 제공될 수 있다. 예컨대, 상기 첨가제들은 충진제(filler), 반응성 희석제, 또는/그리고 바인더 등을 포함할 수 있다.

상기 충진제로는 무기 또는 유기 충진제가 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 충진제는 바륨 술페이트, 바륨 티타네이트, 실리콘 옥사이 드 분말, 무정형 실리카, 탈크, 점토, 그리고 마이카 분말 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 충진제의 첨가량은 상기 고분자 수지 조성물의 총중량을 기준으로 대략 1 내지 30 wt%로 조절될 수 있다. 상기 충진제의 첨가량이 1wt% 미만이면, 상기 충진제로서의 기능을 수행하기 어려울 수 있다. 이에 반해, 상기 충진제의 첨가량이 30wt%를 초과하면, 상기 고분자 수지 조성물로 제조된 제품의 유전율과 같은 전기적 특성이 저하될 수 있다.

상기 반응성 희석제는 상기 고분자 수지 조성물의 제조시 점도를 조절하여 제조 작업성을 원활하게 하기 위한 물질일 수 있다. 상기 반응성 희석제는 페닐 글리시딜 에테르, 레조르신 디글리시딜 에테르, 에틸렌 글리콜디글리시딜 에테르, 글리세롤 트리글리시딜 에테르, 레졸형 노블락 타입 페놀수지, 그리고 이소시아네이트 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 바인더는 상기 고분자 수지 조성물로 제조된 절연 필름의 가요성을 향상시키고, 또한 물질 특성을 향상시키기 위해 제공될 수 있다. 상기 바인더는 폴리아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리시아네이트 수지, 그리고 폴리에스테르 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기와 같은 반응성 희석제 및 상기 바인더는 상기 고분자 수지 조성물에 30wt% 이하로 첨가될 수 있다. 만약, 상기 반응성 희석제와 상기 바인더의 함량이 상기 고분자 수지 조성물에 30wt%를 초과하면, 상기 고분자 수지 조성물의 물질 특성이 오히려 저하되며, 이에 따라 고분자 수지 조성물로 제조되는 제품의 전기적, 기계적, 그리고 화학적 특성이 낮아질 수 있다.

또한, 상기 고분자 수지 조성물은 상기 첨가제로서, 소정의 고무(rubber)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 내층 회로에 라미네이션되는 절연 필름은 가경화(precure)후 도금층과의 접착강도를 개선하기 위해 산화제를 사용하여 습식 조화공정을 수행한다. 따라서, 산화제에 가용성인 고무나 에폭시 변성 고무수지 등이 조화성분(고무)으로 절연필름 조성물에 사용될 수 있다. 사용되는 고무의 예로는 이로써 특히 한정하는 것은 아니나, 폴리 부타디엔 고무, 에폭시 변성, 아크릴로니트릴 변성, 우레탄 변성 폴리 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무, 아크릴 고무 분산형 에폭시수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 조화성분은 상기 고분자 수지 조성물에 대략 5 내지 30wt%로 조절될 수 있다. 상기 조화성분이 5wt% 미만이면, 조화성이 떨어질 수 있다. 이에 반해, 상기 조화성분이 30wt%를 초과하면, 상기 고분자 수지 조성물로 제조된 제품의 기계적 강도가 저하될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회로기판 제조용 고분자 수지 조성물의 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 도 2는 고분자 수지 조성물의 열 특성을 나타내는 그래프로서, 가로축은 온도를 나타내고, 세로축은 고분자 수지 조성물의 온도 변화에 따른 디멘젼 변화(dimension change)를 나타낸다. 참조번호(20)은 본 발명의 실시예에 따른 고분자 수지 조성물(30)의 열 특성 검사 결과를 보여주는 그래프이고, 참조번호(30)은 상기 고분자 수지 조성물(30)의 비교예로 사용된 고분자 수지 조성물의 열 특성 검사 결과를 보여주는 그래프이다. 상기 비교예로 사용된 고분자 수지 조성물은 다른 물질들은 모두 동일하되, 상기 고분자 수지 조성물(30)에서 그래핀만이 선택적으로 미첨가된 고분자 수지 조성물이다.

도 2를 참조하면, 앞서 살펴본 본 발명의 실시예에 따른 고분자 수지 조성물은(30)은 상기 고분자 수지 조성물(30)로부터 그래핀만을 선택적으로 뺀 고분자 수지 조성물(20)에 비해, 열 팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion:CTE)가 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 본 발명에 따른 고분자 수지 조성물(30)의 경우 대략 170℃ 내지 280℃의 온도 범위에서, 비교예로 사용된 고분자 수지 조성물(20)에 비해, 현저히 낮은 열 팽창률을 갖는 것을 확인하였다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 고분자 수지 조성물(30)은 인쇄회로기판의 일반적인 표면 실장(Surface Mounted Technology:SMT)을 위한 온도 범위(예컨대, 대략 250℃ 내지 280℃)에서도 열 팽창이 거의 일어나지 않는 것으로 확인되었다. 이에 따라, 상기 고분자 수지 조성물(30)로 제조된 인쇄회로기판은 열 팽창 계수를 크게 낮출 수 있어, 제조 과정에서 회로 패턴과 절연 필름 간의 열 팽창 계수 차이로 인해 발생되는 회로 패턴의 크랙(crack)을 방지할 수 있다.

상기와 같은 고분자 수지 조성물(30)의 테스트 결과를 정리하면, 아래의 표1과 같다.

특성		비교예(20)	실험예(30)
유리 전이 온도(Tg)(℃)		116.66	135.93
열 팽창 계수(CTE) (ppm/℃)	α1	70.27	59.90
열 팽창 계수(CTE) (ppm/℃)	α2	142.20	53.55

상기 표 1에서 α1은 유리 전이 온도(Tg)에 비해 낮은 온도 범위를 의미하고, α2는 유리 전이 온도(Tg)에 비해 높은 온도 범위를 의미한다. 상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고분자 수지 조성물의 경우, 그래핀이 첨가되지 않은 고분자 수지 조성물에 비해 온도 변화에 따른 열 팽창 계수가 낮은 것을 알 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 고분자 수지 조성물은 α2의 온도 범위에서의 열 팽창 계수값이 크게 낮아지는 것을 확인하였다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 고분자 수지 조성물으로 빌드-업 다층 인쇄회로기판을 제조하는 경우, 빌드업 절연 필름의 열 팽창 계수를 크게 낮출 수 있어, 도금막과 절연 필름 간의 열 팽창 계수 차이로 인한 상기 도금막에 크랙이 발생되는 문제점 등을 해결할 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 고분자 수지 조성물
110 : 고분자 수지
120 : 그래핀

Claims

고분자 수지 및 상기 고분자 수지의 반 데르 발스(van der waals) 힘에 비해 큰 인력으로 상기 고분자 수지를 결합시키는 그래핀(graphene)을 갖는 고분자 수지 조성물로 제조되되,
단층 시트 구조의 상기 그래핀이 상기 고분자 수지 사이에 개재되고,
상기 고분자 수지 사이의 분자간 반데르 발스 힘에 비해 큰 그래핀 단층 시트와 상기 고분자수지 사이의 극성 결합력으로 결합된 상기 고분자 수지 조성물로 제조되는,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름.
제 1 항에 있어서,
상기 그래핀은 상기 고분자 수지 조성물 내에서 0.05wt% 내지 40wt%로 조절되는,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름.
제 1 항에 있어서,
상기 그래핀과 극성 용매의 반응성이 증가되도록 상기 그래핀 표면에 유도체(derivative)가 형성된 상기 그래핀 단층 시트가 상기 고분자 수지 사이에 개재된 상기 고분자 수지 조성물로 제조되는,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름.
제 1 항에 있어서,
상기 고분자 수지로는 에폭시 수지가 사용되는,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 고분자 수지 조성물은 경화제를 더 포함하되,
상기 경화제는 아민계, 이미다졸계, 구아닌계, 산무수물계, 디시안디아 마이드계, 그리고 폴리아민계 중 적어도 어느 하나의 경화제가 사용될 수 있다. 또는, 상기 경화제로는 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-페닐 이미다졸, 비스(2-에틸-4-메틸이미다졸), 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 트리아진 첨가 타입 이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드폭시메틸이미다졸, 프탈산 무수물, 테트라하이드로프탈산 무수물, 메틸부테닐테트라 하이드로 프탈산 무수물, 헥사하이드로프탈산 무수물, 메틸하이드로프탈산 무수물, 트리멜리트산 무수물, 피로멜리트산 무수물, 그리고 벤조페논테트라카르복시산 무수물 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름.
제 5 항에 있어서,
상기 고분자 수지 조성물은 경화 촉진제를 더 포함하되,
상기 경화 촉진제는 페놀(phenol), 시안 에스테르(cyanate ester), 아민(amine), 그리고 이미다졸(imidazole) 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 고분자 수지 조성물은 충진제를 더 포함하되,
상기 충진제는 바륨 술페이트, 바륨 티타네이트, 실리콘 옥사이 드 분말, 무정형 실리카, 탈크, 점토, 그리고 마이카 분말 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 고분자 수지 조성물은 반응성 희석제를 더 포함하되,
상기 반응성 희석제는 페닐 글리시딜 에테르, 레조르신 디글리시딜 에테르, 에틸렌 글리콜디글리시딜 에테르, 글리세롤 트리글리시딜 에테르, 레졸형 노블락 타입 페놀수지, 그리고 이소시아네이트 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 고분자 수지 조성물은 바인더를 더 포함하되,
상기 바인더는 폴리아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리시아네이트 수지, 그리고 폴리에스테르 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름.
고분자 수지 및 상기 고분자 수지의 반 데르 발스(van der waals) 힘에 비해 큰 인력으로 상기 고분자 수지를 결합시키는 그래핀(graphene)을 혼합하여 혼합물을 준비하는 단계;
상기 혼합물을 혼합 및 분산시켜 고분자 페이스트를 형성하는 단계; 및
상기 고분자 페이스트를 캐스팅(casting) 처리하여 필름화하는 단계를 포함하되,
상기 혼합물을 준비하는 단계에서 극성 용매에 용해시킨 단층 시트 구조의 상기 그래핀을 상기 고분자 수지와 혼합하고,
상기 혼합물을 혼합 및 분산시켜, 상기 단층 시트 구조의 그래핀이 상기 고분자 수지 사이에 개재되도록 하고 상기 고분자 수지 사이의 분자간 반데르 발스 힘에 비해 큰 그래핀 단층 시트와 상기 고분자수지 사이의 극성 결합력으로 결합되는 상기 고분자 페이스트를 형성하는,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 혼합물을 준비하는 단계는 상기 고분자 페이스트 내 상기 그래핀이 0.05 내지 40wt%로 조절되도록 상기 그래핀의 첨가량을 조절하는 단계를 포함하는,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 혼합물을 준비하는 단계에서, 상기 그래핀과 상기 극성 용매의 반응성이 증가되도록 상기 그래핀 표면에 유도체(derivative)가 형성된 상기 그래핀을 상기 고분자 수지와 혼합하는,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 고분자 수지로는 에폭시 수지가 사용되는,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름의 제조 방법.
제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 혼합물을 준비하는 단계에서 경화제를 더 포함하여 혼합하되,
상기 경화제는 아민계, 이미다졸계, 구아닌계, 산무수물계, 디시안디아 마이드계, 그리고 폴리아민계 중 적어도 어느 하나의 경화제가 사용될 수 있다. 또는, 상기 경화제로는 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-페닐 이미다졸, 비스(2-에틸-4-메틸이미다졸), 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 트리아진 첨가 타입 이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드폭시메틸이미다졸, 프탈산 무수물, 테트라하이드로프탈산 무수물, 메틸부테닐테트라 하이드로 프탈산 무수물, 헥사하이드로프탈산 무수물, 메틸하이드로프탈산 무수물, 트리멜리트산 무수물, 피로멜리트산 무수물, 그리고 벤조페논테트라카르복시산 무수물 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름의 제조 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 혼합물을 준비하는 단계에서 경화 촉진제를 더 포함하여 혼합하되,
상기 경화 촉진제는 페놀(phenol), 시안 에스테르(cyanate ester), 아민(amine), 그리고 이미다졸(imidazole) 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름의 제조 방법.
제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 혼합물을 준비하는 단계에서 충진제, 반응성 희석제 및 바인더 중의 적어도 어느 하나 이상을 더 포함하여 혼합하되,
상기 충진제는 바륨 술페이트, 바륨 티타네이트, 실리콘 옥사이 드 분말, 무정형 실리카, 탈크, 점토, 그리고 마이카 분말 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 반응성 희석제는 페닐 글리시딜 에테르, 레조르신 디글리시딜 에테르, 에틸렌 글리콜디글리시딜 에테르, 글리세롤 트리글리시딜 에테르, 레졸형 노블락 타입 페놀수지, 그리고 이소시아네이트 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 바인더는 폴리아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리시아네이트 수지, 그리고 폴리에스테르 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
인쇄회로기판 제조용 절연 필름의 제조 방법.