KR101343271B1 - 수지기재 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 수지기재는 표면상으로 무기 충진재가 노출된 절연재 및 상기 절연재 상에 형성되되, 상기 노출된 무기 충진재를 커버하는 프라이머층(primer layer)을 포함한다.

Description

수지기재 및 그 제조방법{Resin base and method for manufacturing the same}
본 발명은 수지기재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 기기 성능이 향상됨에 따라 기판의 박판화 및 고성능, 고신뢰성이 요구되고 있으며, 또한, 빌드업 필름의 경우 신뢰성 시험에서 발생하는 문제의 해결을 위해 열팽창계수가 낮은 절연수지를 요구하고 있다.
열팽창계수는 일반적으로 수지에 함유된 무기 충진재의 중량%에 따라 달라지게 되는데, 연구 결과에 의하면 수지 내의 무기 충진재의 함량이 10중량% 높아질 때 열팽창계수는 10ppm 낮아지며, 낮은 수준 예로써, 20 ~ 30ppm 이하의 열팽창계수를 갖는 절연수지를 제조하기 위해서는 무기 충진재의 함량이 50중량% 이상이어야 하는 것으로 나타났다.
한편, 고밀도 배선을 형성하기 위해서는 동도금 공정을 수행하기 전, 디스미어 공정을 수행하여 수지층 표면을 일부 에칭함으로써 조도를 형성하게 되는데, 이때, 상기와 같이 무기 충진재의 함량이 높을 경우 상대적으로 수지 함량은 낮기 때문에, 디스미어 공정 수행 후 함량이 낮은 수지가 에칭됨에 따라 함량이 높은 무기 충진재가 표면으로 다량 노출되는 문제가 발생하게 된다.
무기 충전재와 수지의 결합은 무기 충전재를 실란 커플링제(silane coupling agent)로 표면 처리하여 증대시킬 수 있지만, 무기 충전재와 무기 충전재 간의 결합력은 매우 약하다.
이에 따라, 수지가 없이 무기 충전재만이 노출된 상태에서는 무기 충전재가 유실됨에 따라 배선 형성을 위한 동 도금 공정 수행 후, 형성된 도금층이 수지로부터 쉽게 박리 되는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 낮은 열팽창계수를 갖는 동시에 무기 충진재가 표면으로 노출되지 않는 수지기재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 효과적인 조도를 갖는 수지기재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 수지기재는 표면상으로 무기 충진재가 노출된 절연재 및 상기 절연재 상에 형성되되, 상기 노출된 무기 충진재를 커버하는 프라이머층(primer layer)을 포함한다.
이때, 상기 프라이머층(primer layer)에 함유된 복수의 입자를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 입자는 나노(nano) 입자일 수 있으며, 무기 입자일 수 있다.
또한, 상기 프라이머층(primer layer)은 실란 커플링제(silane coupling agent)로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수지기재의 제조방법은 무기 충진재와 수지가 혼합된 절연재를 준비하는 단계와, 상기 절연재 상에 디스미어 공정을 수행하여 상기 무기 충진재를 노출시키는 단계 및 상기 절연재 상에 노출된 상기 무기 충진재를 커버하는 프라이머층(primer layer)을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 프라이머층(primer layer)을 형성하는 단계는 실란 커플링제(silane coupling agent)가 혼합된 프라이머액(primer solution)을 준비하는 단계 및 상기 프라이머액(primer solution)을 상기 절연재 상에 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 실란 커플링제(silane coupling agent)는 에폭시 실란(epoxy silane)계, 아미노 실란(amino silane)계 및 트리메톡시 실란(trimethoxy silane)계 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 프라이머층(primer layer)을 형성하는 단계는 입자가 혼합된 프라이머액(primer solution)을 준비하는 단계 및 상기 프라이머액(primer solution)을 상기 절연재 상에 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 입자는 나노(nano) 입자일 수 있으며, 또한, 무기 입자일 수 있다.
또한, 상기 프라이머액을 준비하는 단계 이전에 실란 커플링제(silane coupling agnet)를 이용하여 상기 입자를 표면 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 디스미어 공정 후 노출된 무기 충진재를 커버하는 프라이머층을 형성함으로써, 수지기재의 표면상에 무기 충진재가 노출되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 무기 충진재가 노출됨에 따라 형성된 조도 형상을 유지할 수 있는 프라이머층을 형성함으로써, 효과적인 조도 형성이 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 수지기재 표면으로 무기 충진재가 노출되지 않아 도금층과 수지기재와의 결합력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 무기 충진재를 50중량% 이상 함유하는 것이 가능하므로, 20 ~ 30ppm의 수준의 낮은 열팽창계수를 갖는 수지기재를 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수지기재의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수지기재의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수지기재의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 상세히 설명하기로 한다.
수지기재
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수지기재의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수지기재의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수지기재(100)는 절연재(110) 및 절연재(110) 상에 형성된 프라이머층(primer layer)(120)을 포함한다.
본 실시 예에서, 절연재(110)는 도 1과 같이, 그 표면상으로 무기 충진재(112a)가 노출된 상태일 수 있으며, 그 내부 역시 무기 충진재(112)를 함유할 수 있다.
이때, 절연재(110)에 대한 무기 충진재(112)의 함유율은 50중량% 내지 90중량%일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
일반적으로, 무기 충진재 함유율이 50중량% 이하인 경우에는, 수지 조성 최적화를 통해 원하는 조도 및 박리 강도를 얻을 수 있는 반면, 30ppm 수준 이하의 낮은 열팽창계수를 갖는 절연재를 제조하는 것은 불가능하다.
본 실시 예에서는 20ppm 내지 30ppm 수준의 낮은 열팽창계수를 갖는 절연재를 제조하는 데 목적이 있으므로, 무기 충진재(112)의 함유율을 50중량% 이상 90중량% 이하로 하는 것이 바람직할 것이다.
이때, 무기 충진재(112)의 함량이 90중량%를 초과하게 되면, 무기 충진재(112)가 절연재(110)의 표면으로 노출되거나, 수지 내에서의 무기 충전재(112) 유동성이 나빠지는 문제가 발생될 수 있다.
본 실시 예에서, 무기 충진재(112)는 실리카(silica)일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 무기 충진재 뿐 아니라 유기 충진재 사용 역시 가능하다 할 것이다.
또한, 절연재(110) 내에서의 무기 충진재(112) 분산성을 향상시키기 위해 실란 커플링제(silane coupling agent)로 무기 충진재(112)를 표면처리 하거나 또는 수지에 실란 커플링제(silane coupling agent)를 혼합할 수 있다.
여기에서, 실란 커플링제(silane coupling agent)로는 예를 들어, 에폭시 실란(epoxy silane)계, 트리메톡시 실란(trimethoxy silane)계, 메르캅토 실란(mercapto silane)계 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 이 중 하나를 이용할 수 있고 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하는 것 역시 가능하다.
또한, 절연재(110) 내에서의 무기 충진재(112) 분산성을 향상시키기 위해 수지에 분산제를 혼합할 수 있다.
여기에서, 상기 분산제로는 예를 들어, 알킬 에테르(alkyl ether)계, 소르비탄 에스테르(sorbitane aster)계, 알킬 폴리 에테르 아민(alkyl poly ether amine)계, 고분자계 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 이 중 하나를 이용할 수 있고 또는 둘 이상을 혼합하여 사용하는 것 역시 가능하다.
본 실시 예에서, 프라이머층(120)은 도 1과 같이, 절연재(110) 상에 형성되되, 절연재(110) 표면상으로 노출된 무기 충진재(112a)를 커버하도록 형성될 수 있다.
여기에서, 프라이머층(120)은 실란 커플링제(silane coupling agent)가 혼합된 용액으로 이루어질 수 있으나 다른 실시 예로써, 도 2와 같이, 복수의 입자(122)를 함유한 용액으로 이루어질 수 있다.
이때, 입자(122)는 나노(nano) 사이즈를 갖는 입자로서, 무기입자 예를 들어, 실리카(silica)일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 입자(122)는 실란 커플링제(silane coupling agent)로 표면처리된 것일 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 절연재(110) 상으로 노출된 무기 충진재(112a)를 프라이머액을 도포하여 커버함으로써, 낮은 수준의 열팽창계수를 갖는 동시에 노출된 무기 충진재(112a)에 의해 형성된 조도의 형상를 그대로 유지할 수 있어 효과적인 거칠기의 조도 형성이 가능하다.
수지기재의 제조방법
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수지기재의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정단면도이다.
우선, 도 3을 참조하면, 절연재(110)를 준비한다.
본 실시 예에서, 절연재(110)를 준비하는 단계는 수지에 무기 충진재(112)를 혼합하여 제조함으로써 수행될 수 있다.
여기에서, 절연재(110)에 대한 무기 충진재(112)의 함유율은 50중량% 내지 90중량%가 될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 무기 충진재(112)의 함유율이 상술한 수치 범위로 한정되는 이유는 상기 수지기재의 구조 설명 시 서술하였으므로, 여기에서는 생략한다.
또한, 본 실시 예에서, 무기 충진재(112)로는 실리카(silica)가 사용될 수 있으나 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 무기 충진재 뿐 아니라 유기 충진재 사용하는 것 역시 가능하다 할 것이다.
본 실시 예에서, 상기 수지 내에서의 무기 충진재(112) 분산성을 향상시키기 위하여, 실란 커플링제(silane coupling agent)로 무기 충진재(112)를 표면처리 하거나, 수지에 실란 커플링제(silane coupling agent)를 혼합하거나, 또는, 수지에 분산제를 혼합할 수 있다.
무기 충진재(112)가 함유된 절연재(110)의 제조 공정은 이미 당업계의 공지 기술이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 실란 커플링제(silane coupling agent) 또는 분산제로 사용될 수 있는 물질은 상기 구조 설명에서 서술하였으므로, 생략한다.
다음, 도 4를 참조하면, 절연재(110) 상에 디스미어 공정을 수행하여 무기 충진재(112)를 노출시킨다.
본 실시 예에서 상기 디스미어 공정은 과망간산 용액을 이용하여 수행될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
일반적으로, 당 업계에서 디스미어 공정은 수지기재(100)에 층간 회로층 연결용 비아 형성을 위한 홀 가공 후, 도금 공정을 수행하기 전에 버(burr) 등을 제거하기 위하여 수행되는 것인데, 본래의 목적인 버(burr) 제거 역할을 함과 동시에, 수지기재(100)의 표면을 에칭하여 조도를 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 수지기재(100)의 표면에 조도를 형성함에 따라, 이후 수행되는 도금 공정을 통해 형성된 도금층과 수지기재의 결합력을 향상시킬 수 있는 것이다.
그러나, 수지기재(100) 내에 함유된 무기 충진재(112) 보다 수지가 먼저 디스미어 처리액에 반응하여 에칭되므로, 무기 충진재(112) 함유율이 높은 수기지개(100)는 먼저 제거되는 수지에 의해 표면으로 노출되는 무기 충진재(112a)가 발생할 수 있다.
이와 같이, 노출된 무기 충진재(112a)는 그 주변에 수지가 없는 상태이므로 무기 충진재(112a) 간 결합력이 매우 낮아질 수 있으며, 이에 따라 노출된 무기 충진재(112a)는 절연재(110)로부터 유실되기가 쉽기 때문에 결과적으로, 후속 공정에 의해 형성될 도금층과 수지기재(100)의 결합력이 매우 낮아지게 된다.
다음, 도 5를 참조하면, 절연재(110) 상에 노출된 무기 충진재(112a)를 커버하는 프라이머층(120)을 형성한다.
본 실시 예에서, 프라이머층(120)을 형성하는 단계는 다음과 같이 두 가지의 실시 예로 수행될 수 있다.
첫 번째로, 실란 커플링제(silane coupling agent)가 혼합된 프라이머액(primer solution)을 준비한 다음, 준비된 프라이머액(primer solution)을 절연재(110) 상에 노출된 무기 충진재(112a)로 분사함으로써 수행될 수 있다.
여기에서, 본 실시 예에서 실란 커플링제(silane coupling agent)로는 에폭시 실란(epoxy silane)계, 아미노 실란(amino siland)계 및 트리메톡시 실란(trimethoxy silane)계 등이 사용될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니며, 수지와의 결합력이 강한 것이라면 어떤 것이든 사용 가능할 것이다.
일반적으로, 실란 커플링제(silane coupling agent)는 전술한 바와 마찬가지로, 절연재(110) 내에서의 무기 충진재(112) 분산성을 향상시키기 위해 무기 충진재(112)를 표면처리 하는데 사용되고 있다.
이와 같은 용도로 사용되던 실란 커플링제(silane coupling agent)를 디스미어 공정을 수행한 다음, 사용되는 후처리액 즉, 프라이머액에 혼합하여 사용함으로써, 노출된 무기 충진재(112a) 간의 결합력 및 노출된 무기 충진재(112a)와 수지와의 결합력을 향상시켜 노출된 무기 충진재(112a)가 절연재(110)로부터 유실되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 분사는 도 5와 같이, 스프레이(200) 등을 이용하여 수행될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
두 번째로, 용매에 입자(122)가 혼합된 프라이머액(primer solution)을 준비한 다음, 준비된 프라이머액(primer solution)을 절연재(110) 상에 노출된 무기 충진재(112a)로 분사함으로써 수행될 수 있다.
여기에서, 입자(122)는 나노(nano) 사이즈를 갖는 입자일 수 있으며, 또한, 무기 입자 예를 들어, 실리카(silica)일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 실시 예에서 입자(122)는 실란 커플링제(silane coupling agent)로 표면처리된 후, 용매와 혼합될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 나노 사이즈의 무기 입자 예를 들어, 실리카(silica)가 혼합된 프라이머액을 분사함으로써, 입자(122)에 의해 노출된 무기 충진재(112a) 간의 결합력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 분사는 도 5와 같이, 스프레이(200) 등을 이용하여 수행될 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 세 번째 실시 예로서, 상술한 첫 번째 실시 예에 개시된 프라이머액과 두 번째 실시 예에 개시된 프라이머액을 혼합한 프라이머액을 노출된 무기 충진재(112a)에 도포하는 것 역시 가능하다.
즉, 실란 커플링제(silane coupling agent), 나노 사이즈의 입자(122) 및 용매를 혼합하여 프라이머액으로 사용하는 것이다.
이와 같이, 디스미어 공정 후 노출된 무기 충진재를 프라이머액만을 사용하여 커버함으로써, 노출된 무기 충진재에 의해 형성된 조도 형상을 그대로 유지하여 효과적인 거칠기의 조도가 형성됨과 동시에 낮은 열팽창계수를 갖는 수지기재를 제조할 수 있다.
이상 본 발명의 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명에 따른 수지기재 및 그 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100 : 수지기재 110 : 절연재
112 : 무기 충진재 112a : 노출된 무기 충진재
120 : 프라이머층(primer layer) 122 : 입자
200 : 스프레이

Claims (12)

  1. 표면상으로 무기 충진재가 노출된 절연재; 및
    상기 절연재 상에 형성되되, 상기 노출된 무기 충진재를 커버하는 프라이머층(primer layer)
    을 포함하는 수지기재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프라이머층(primer layer)에 함유된 복수의 입자를 더 포함하는 수지기재.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 입자는 나노(nano) 입자인 수지기재.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 입자는 무기 입자인 수지기재.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 프라이머층(primer layer)은 실란 커플링제(silane coupling agent)로 이루어진 수지기재.
  6. 무기 충진재와 수지가 혼합된 절연재를 준비하는 단계;
    상기 절연재 상에 디스미어 공정을 수행하여 상기 무기 충진재를 노출시키는 단계; 및
    상기 절연재 상에 노출된 상기 무기 충진재를 커버하는 프라이머층(primer layer)을 형성하는 단계
    를 포함하는 수지기재의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 프라이머층(primer layer)을 형성하는 단계는,
    실란 커플링제(silane coupling agent)가 혼합된 프라이머액(primer solution)을 준비하는 단계;
    상기 프라이머액(primer solution)을 상기 절연재 상에 분사하는 단계
    를 포함하는 수지기재의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 실란 커플링제(silane coupling agent)는 에폭시 실란(epoxy silane)계, 아미노 실란(amino silane)계 및 트리메톡시 실란(trimethoxy silane)계 중 적어도 하나를 포함하는 수지기재의 제조방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 프라이머층(primer layer)을 형성하는 단계는,
    입자가 혼합된 프라이머액(primer solution)을 준비하는 단계;
    상기 프라이머액(primer solution)을 상기 절연재 상에 분사하는 단계
    를 포함하는 수지기재의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 입자는 나노(nano) 입자인 수지기재의 제조방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 입자는 무기 입자인 수지기재의 제조방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 프라이머액을 준비하는 단계 이전에,
    실란 커플링제(silane coupling agnet)를 이용하여 상기 입자를 표면처리하는 단계를 더 포함하는 수지기재의 제조방법.
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