KR101754592B1 - 고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 인쇄회로기판 - Google Patents

고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 인쇄회로기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 인쇄회로기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속신호 전송 및 미세패턴 회로 형성 등의 용도에 최적화된 고성능의 인쇄회로기판의 구조에 포함되는 별도의 유전층 조성물과, 이 조성물을 통해 형성되는 유전층에 의해 고속전송이 가능하도록 개량된 인쇄회로기판에 관한 것이다.

Description

고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 인쇄회로기판{LOW DIELECTRIC EPOXY RESIN COMPOSITION AND HIGH FREQUENCY PRINTED CIRCUIT BOARD MANUFACTURED BY USING THE SAME}
본 발명은 고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 인쇄회로기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속신호 전송 및 미세패턴 회로 형성 등의 용도에 최적화된 고성능의 인쇄회로기판의 구조에 포함되는 별도의 유전층 조성물과, 이 조성물을 통해 형성되는 유전층에 의해 고속전송이 가능하도록 개량된 인쇄회로기판에 관한 것이다.
인쇄회로기판(이하 'PCB'라 함)은 전자제품의 전기소자가 실장(Surface Mount) 되고 신호가 전송(Signal Transmission)되는 기판(Substrate)을 의미하며, 이러한 인쇄회로기판은 일반적으로 기계적 안정성 및 전기적 절연특성을 구현하기 위하여 직조된 유리섬유와 접착제의 역할을 하는 에폭시수지(Epoxy Resin)로 구성된 기판(Prepreg, 이하 'PP'라 함) 상에 전기 신호가 전송되는 구리 포일(Cu foil)이 합지(Laminated)된 형태가 통상적인 구조이다.
그런데, 기존 PCB 제작에 사용되는 PP(Prepreg)와 Cu foil은 표면 조도가 높다는 특징이 있다.
때문에, 이들을 합지(라미네이트)할 경우, 사이의 경계면이 거칠기 때문에 전기 신호의 고속전송시 일부 신호가 로스(LOSS)되어 전송 효율이 감소한다.
이는 고주파의 AC 전계장이 가해질 경우 전자가 표피효과(Skin effect)에 의해 동박의 경계면을 위주로 흐르게 되는데, 동박의 조도가 높기 때문에 실제로 전자가 이동하는 거리가 증가하게 되므로 전송 효율이 떨어지는 것이다.
이러한 문제를 해결하기 위해 PP와 Cu foil 사이의 경계면을 좀 더 매끄럽게 할 필요가 있다.
경계면을 매끄럽게 하는 방법은 PP 위에 별도의 유전층을 합지한 후 핫 프레스(HOT PRESS)한 예를 들 수 있다.
이 경우, PP와 유전층이 고온에서 프레스(PRESS) 되었기 때문에 유전층을 이루는 수지이 PP의 거친 표면을 메우게 되고, 유전층 또한 프레스시 압력으로 인해 매끄러운 표면을 가지게 된다.
참고로, 별도의 유전층없이 핫 프레스 할 경우에는 PP 내부의 직조된 유리섬유로 인해 표면의 거칠기가 감소하지 않는다. 다시 말해, 경계면에서의 거칠기가 매끄럽게 되지 않는다.
때문에, 핫 프레스 된 별도의 유전층 위에 금속 박막을 스퍼터 적층(SPUTTER DEPOSITION)할 경우 금속 박막과 별도의 유전층 사이의 경계면의 조도는 핫 프레스 된 별도의 유전층의 조도와 같기 때문에 비교적 매끄러워 진다는 이점이 있다.
따라서, 신호 LOSS가 감소하고 고속전송의 효율이 증가하게 된다.
하지만, 유전층이라고 해서 아무 성분이나 사용한다고 해서 신호 로스를 줄이고 고속전송 효율을 증가시킬 수 있는 것은 아니다.
이것은 방습성, 내열성, 반응성 등 다양한 특성 제어가 함께 이루어져야 하기 때문이다.
그런데, 이와 같은 특성을 만족시킬만한 유전층 조성물이 아직까지는 구체적으로 개시되지 않고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2009-0113415호(2009.11.02.) '폴리머-세라믹-금속 적층구조를 갖는 연성 동박 적층판 및 그의 제조방법' 대한민국 특허 등록번호 제10-1243030호(2013.03.07.) '차폐 필름, 차폐 인쇄회로기판, 차폐 연성 인쇄회로기판,차폐 필름의 제조 방법 및 차폐 인쇄회로기판의 제조 방법' 대한민국 특허 등록번호 제10-0999922호(2010.12.03.) '인쇄회로기판 및 그 제조방법' 대한민국 공개특허 제10-2012-0123451호(2012.11.08.) '조화처리된 동박, 그 제조방법, 동박 적층판 및 인쇄회로기판'
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 고속신호 전송 및 미세패턴 회로 형성 등의 용도에 최적화된 고성능의 인쇄회로기판의 구조에 포함되는 별도의 유전층 조성물과, 이 조성물을 통해 형성되는 유전층에 의해 고속전송이 가능하도록 개량된 인쇄회로기판을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 인쇄회로기판을 구성하는 에폭시수지 위에 핫 프레스되어 평탄면을 제공하는 유전층을 구성하는 고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물에 있어서; 상기 저유전 에폭시수지 조성물은, DCPD(디사이클로펜타디엔) 에폭시수지 100중량부에 대해, 내열성 반응성 에폭시수지 5-30중량부; 시아네이트 에스테르 수지와 촉매제 혼합물 5-30중량부; 산무수물 경화제와 경화촉진제 혼합물 10-15중량부; 활성 에스테르계 경화제와 경화촉매제 혼합물 30-50중량부; 유연성 부여제 5-10중량부; 무기충진제와 실란커플링제 혼합물 150-400중량부 및 흄드 실리카, 지르코니아, 산화 티타늄, 산화 아연, 산화 마그네슘 중 선택된 어느 하나의 특수 충진제 1-3중량부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물을 제공한다.
이때, 상기 DCPD 에폭시수지는 한 분자당 에폭시기를 최소 2개와 디사이클로펜타디엔 구조를 포함하고 있는 형태로서, 디사이클로펜타디엔 에폭시수지 또는 디사이클로펜다디엔 페놀릭 노볼락 에폭시수지가 사용되는 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 시아네이트 에스테르 수지와 촉매제 혼합물은 반응성 시아네이트기(-O-C≡N)가 부착되어 있는 방향족 고리를 함유하고 있는 단량체나 올리고머인 시아네이트 에스테르계 수지 100중량부에 대해 유기금속염, 이소옥탄산 금속염, 나프텐산 금속염, 혹은 이것들의 조합 중 어느 하나의 촉매제 0.01-0.5중량부가 혼합되어 이루어진 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 산무수물 경화제와 경화촉진제 혼합물은 무수프탈산(phthalic anhydride), 석신산무수물(succinic anhydride), 헥사하이드로프탈릭 안하이드라이드(hexahydrophthalic anhydride), 테트라히드로 무수프탈산(tetrahydrophthalic anhydride), 나디아 무수물(nadic anhydride), 이타콘산 무수물(itaconic anhydride), 말레산 무수물(maleic anhydride), 옥시디프탈산무수물(oxydiphthalic anhydride), 무수 트리멜리트(trimellitic anhydride) 중 선택된 어느 하나의 산무수물 경화제 100중량부에 대해 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole), 2-페닐이미다졸(2-phenylimidazole), 2-에틸-4-메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole), 2,3-디아미노피페리딘(2,3-diaminopiperidine), 2,5-디아미노피페리딘-2,6-디아미노피페리딘(2,5-diaminopiperidine-2,6-diaminopiperidine), 2,5-디아미노-3-메틸피페리딘(2,5-diamino-3-methylpiperidine), 2-아미노-4-4메틸피페리딘(2-amino-4-4methylpiperidine), 2-아미노-3-니트로피페리딘(2-amino-3-nitropiperidine), 2-아미노-5-니트로피페리딘(2-amino-5-nitropiperidine), 4-디메틸아미노피페리딘(4-dimethylaminopiperidine)중에서 선택된 어느 하나의 경화촉진제를 0.01-5.0중량부 혼합하여 조성된 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 활성 에스테르계 경화제와 경화촉매제 혼합물은 1개 이상의 카르복실산기를 지니는 화합물 그리고/혹은 1개 이상의 티오카르복시산(Thiocarboxylic acid)기를 지닌 화합물(compound)를 1개 이상의 수산화기를 지니는 화합물 그리고/혹은 1개 이상의 티올(Thiol)기를 지니는 화합물과 축합(condensation) 반응을 통해 얻어진 화합물인 활성 에스테르계 경화제 100중량부에 대해, DMAP(디메틸아미노피리딘:dimethylaminopyridine) 0.01-0.5중량부가 혼합 조성된 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 활성 에스테르계 경화제는 디사이클로펜타디에닐 디페놀 혹은 디사이클로펜타디에닐 모노페놀인 것에도 그 특징이 있다.
또한, 무기충진제와 실란커플링제 혼합물은 실리카, 알루미나, 산화마그네슘, 탈크, 산화티탄, 질화 붕소, 지르코니아, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나의 무기충진제 100중량부에 대해, 2-(3,4 에폭시사이클로헥실) 에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란 중 어느 하나의 실란커플링제 0.01-1중량부 첨가 혼합되어 조성된 것에도 그 특징이 있다.
삭제
또한, 상기 특수 충진제는 실록산을 포함하는 방수성 유기물로 코팅된 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 방수성 유기물로는 디메틸디클로로실란, 옥타메틸사이클로테트라실록산, 폴리디메틸실록산, 실리콘 오일, 에폭시 혹은 아미노 실란, 헥사메틸디실라잔 중 어느 하나 인 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 고속신호 전송 및 미세패턴 회로 형성 등의 용도에 최적화된 고성능의 인쇄회로기판의 구조에 포함되는 별도의 유전층 조성물을 제공하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이 조성물을 통해 형성되는 유전층에 의해 로스가 최소화되어 고속전송이 가능한 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유전층을 포함하는 인쇄회로기판의 층 구조를 보인 예시도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
먼저, 본 발명이 제안하고자 하는 유전층의 조성은, 그 조성으로 하여금 해당 유전층이 낮은 유전상수와 낮은 유전정접(tanδ) 값을 지니게 해야 한다. 이것은 저유전 소재를 사용해야만 고속전송시 신호 손실의 감소가 최소화되기 때문이다.
이는 재료에 우수한 유전 특성 뿐만 아니라, 내방습성 또한 요구한다.
예컨대, 물의 유전율은 80에 육박하기 때문에 해당 유전층이 소량의 수분만 함유하고 있어도 이는 급격한 유전특성의 악화를 초래하기 때문이다.
또한, 스퍼터 공정을 위한 신뢰성 증대를 위해 높은 내열적 특성과 낮은 CTE (열팽창계수)값을 구현시켜야 한다.
이를 테면, 유전층의 열팽창계수가 높을 경우, 고온에서 금속층 스퍼터 적층 후 상온으로 온도가 저하할 때 유전층 내부에 잔류 응력이 생성되므로 이는 곧 신뢰성의 저하로 직결된다.
이와 같은 이유 때문에, 본 발명에 따른 유전층은 플라즈마 표면처리에 대한 내성을 지닐 필요가 있다. 여기에서, 내성이란 것을 좀 더 구체적으로 정의하자면 다음과 같다.
고분자층 위에 스퍼터를 하기에 앞서 통상적으로 해당 고분자층의 표면을 활성화하는데 이는 주로 플라즈마를 이용하여 이루어진다.
플라즈마 표면 활성화 공정 후 고분자층의 조도가 증가하는데, 여기서 문제가 되는 것은 이 조도의 증가가 고속전송 효과를 저해한다는 점이다.
더구나, 유전층은 주로 10㎛ 두께 이하로 코팅되므로, 우수한 필름 코팅성 및 평탄화성을 지녀야 한다.
일반적으로 프레스 공정 전에도 낮은 조도를 지녀야, 프레스 후에도 그 평탄함이 유지되는 경향이 존재한다.
그리고, 유전층은 국내 PCB 업계에서 일반적으로 통용되는 공정 조건에서 그 성능의 구현이 이루어질 수 있어야 한다. 그 일반적인 공정조건이란, 핫 프레스 온도 150℃와 180℃ 사이, 그리고 경화시간 30분에서 1시간 30분을 의미한다.
예컨대, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 층 구조를 보인 도 1에 도시된 바와 같이, 에폭시수지(100)와 직조된 유리섬유(110)는 기존 일반 인쇄회로기판과 동일하다.
그리고, 금속 박막에 증착되는 유전층(130)은 다층 금속 박막의 증착을 위한 제2의 기판면으로 그 유전층(130)의 재질 및 상태는 목적에 맞게 다양하게 변형될 수 있다.
상기 유전층(130)의 재료는 예컨대, 경화된 에폭시수지, 합지(Laminated)된 필름 혹은 금속 또는 유기고분자가 함유된 시트 등이 될 수 있으며, 인쇄회로기판의 용도에 따라 그 재질과 표면 특성을 결정할 수 있다.
이를 테면, 금속 박막의 밀착력을 향상하기 위하여 금속 박막 원자와 밀착력이 우수한 고분자 유기화합물이 함유된 시트(Sheet)로 할 수 있으며, 미세패턴을 위하여 공정중 노광기의 UV 반사가 최소한으로 억제된 저조도 표면 개질된 시트가 될 수도 있다.
이러한 유전층(130)은 필름 형태의 경우 합지 방식(Lamination), 시트의 경우 고온고압에 의한 적층 방식 혹은 에폭시수지의 경화 조건 등으로 다양하게 형성할 수 있다.
아울러, 상기 유전층(130) 상면에는 다층 금속박막층(131)이 더 형성될 수 있으며, 형성방법은 스퍼터(Sputter) 혹은 전자빔방식(e-beam type)으로 진공 증착 하는 형태가 될 수 있다.
특히, 플라즈마 분위기에서 증착되는 박막 금속은 그 치밀도가 기존 인쇄 혹은 구리 포일의 그 것보다 약 10배 이상 치밀하여 기존 인쇄회로기판에서 사용되는 구리 포일보다 전기전도성 및 내약품성이 매우 강하며, 유전층(130)과 적절하게 결합 될 경우 기존 인쇄회로기판의 구리 포일보다 우수한 밀착력을 보일 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 상기 유전층(130)은 고속전송에 적합하도록 성분조절된 저유전 에폭시수지 조성물로 이루어진다.
이러한 저유전 에폭시수지 조성물은 DCPD(디사이클로펜타디엔) 에폭시수지 100중량부에 대해, 내열성 반응성 에폭시수지 5-30중량부, 시아네이트 에스테르 수지와 촉매제 혼합물 5-30중량부, 산무수물 경화제와 경화촉진제 혼합물 10-15중량부, 활성 에스테르계 경화제와 경화촉매제 혼합물 30-50중량부, 유연성 부여제 5-10중량부, 무기충진제와 실란커플링제 혼합물 150-400중량부 및 특수충진제 1-3중량부를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 DCPD 에폭시수지는 본 발명에 따른 유전층(130)을 구성하는 기본 성분으로서, 특히 저유전특성과 방습성을 개선하기 위해 첨가되는 주성분이다.
특히, 상기 DCPD 에폭시수지는 한 분자당 에폭시기를 최소 2개와 디사이클로펜타디엔 구조를 포함하고 있는 형태여야 하며, 예시로는 디사이클로펜타디엔 에폭시와 디사이클로펜다디엔 페놀릭 노볼락 에폭시 수지가 있다.
여기에서, 에폭시기가 한 분자당 최소 2개 이상이어야 하는데, 그 이유는 그래야만 열경화 가교 반응시 조밀한 네트워크 구조를 형성하여 유전체로서 기능하는 것이 가능하기 때문이다.
해당 수지는 유전정접이 낮으며, 넓은 주파수 영역대에서 비교적 안정적인 유전 특성을 보인다.
뿐만 아니라, 수분 흡수율이 타 에폭시 수지에 비해 낮기 때문에 일반적인 환경에서도 낮은 유전율을 유지할 수 있으며, 이로 인하여 PCB 공정시 들뜸 현상이 최소화되는 이점이 있다.
다른 저유전율/유전정접 수지, 이를 테면 촉매와 혼합되지 않은 시아네이트 에스터계 수지나 벤족사진(Benzoxazine)계 수지에 비해 반응 온도가 낮기 때문에 일반적인 열프레스 장비로 공정하기가 용이하다.
시아네이트 에스터계 수지에 비해 가격이 저렴하고 검증된 소재라는 점 또한 이점으로 작용한다.
본 발명에서 사용되는 디사이클로펜타디엔 에폭시 수지는 당량이 200g/eq에서 320g/eq 사이인 것이 바람직하다.
이때, 당량이 상기의 하한선보다 낮을 경우 열경화시 에폭시기의 개환 반응에 의해 다수의 수산화기가 생성되어 유전특성이 악화되기 때문이며, 반대로 당량이 상한선보다 높을 경우 조밀한 네트워크 구조의 유전체가 형성되기 어렵기 때문에 마찬가지로 유전 특성이 악화되기 때문이다.
해당 수지는 직접 제작하여 사용할 수도 있는데, 이에 관한 방법은 이미 다수의 논문이나 특허에서 공개된 바, 본 발명에서 개별적으로 언급하지는 않는다.
또한, 시판품을 이용할 수도 있는데 대표적인 예들은 다음과 같다. 닛폰 카야쿠社의 XD-1000, 헌츠만社의 Tactix® 556, TACTIX 756, 신아T&C社의 SEV-3460, SEV-3475, SEV-3408, SEV-3409, SEV-3410, DIC Corporation의 HP-7200, HP-7200L, HP-7200H, HP-7200HHH이 있으나 이에 한정되지 않는다.
그리고, 상기 DCPD 에폭시수지와 같은 저유전 및 방습성 개선 에폭시 수지는 그것의 구조 내에 극성기가 적기 때문에, 일반 비스페놀(Bisphenol) A계 에폭시 수지에 비해 반응성이 낮다는 단점을 지니고 있다. 결과적으로 경화 개시 온도가 상승하고 경화 시간이 길어지는 문제가 발생하는데, 이를 해결하기 위해 촉매제를 투입하는 방안도 있으나 보다 바람직한 것은 3차원적인 구조를, 혹은 입체적인 구조를 지닌 다관능기 에폭시 수지를 투입하여 반응성에 관한 문제를 해결함과 동시에, 경화시 조밀한 망상구조를 유전체 내에 생성하여 내열성을 개선하고 열팽창계수를 낮추는 방안이 있다.
좀 더 구체적으로, 당량이 90에서 220g/eq일 것이며 한 분자당 에폭시 관능기의 수가 3개 이상일 것으로 요구된다. 관능기의 수가 적으면 입체적 망상 구조를 지닌 중합체를 생성키 어려우며, 당량이 높을 경우 가교 반응성이 저해된다는 점이 있다. 다관능기 에폭시 수지의 예로는 페놀노볼락 에폭시 수지, 크레졸노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락 에폭시 수지, 비스페놀 F 노볼락 에폭시 수지, 나프톨 노볼락 에폭시 수지, 비페닐로 개질된 페놀 노볼락 에폭시 수지, 비페닐로 개질된 나프톨 노볼락 에폭시 수지, 3 관능기 에폭시 수지, 4 관능기 에폭시 수지가 있으나 이에 한정되지 않는다.
즉, 이러한 특성을 위해 상기 내열성 반응성 에폭시수지가 첨가되며, 첨가량은 5-30중량부가 바람직한데, 5중량부 미만으로 투입될 경우 유전체의 내열성 개선 효과 및 열경화시 반응 온도 저하 효과가 미미하고, 30중량부를 초과하여 과량 투입되게 되면 유전 특성에 악영향을 미치게 되는데, 이는 해당 수지들은 당량이 낮아 열경화 가교 반응시 다량의 수산화기를 생성할 뿐만 아니라 수분 흡수율이 높기 때문이다.
뿐만 아니라, 제조 공정상의 이유로 가수분해 가능한 염소의 함량이 비교적 높아 내이온성이 떨어진다.
이와 같은 이유로 내열성 및 반응성 개선 에폭시 수지의 함량은 조절되어야 한다.
본 발명에서 제시하는 노볼락 수지란, 페놀계 수지를 포름알데하이드와 반응시킨 후 에피클로로하이드린을 사용하여 수산화기를 글리시딜기로 변환시킨 화합물들을 가리킨다.
에폭시 페놀 노볼락(Epoxy Phenol Novolacs)(EPN)의 시판품은 헌츠만사의 PY 307-1, EPN 1179, EPN 1138, EPN 1183, GY 289, EPN 1180 X 80, EPN 9850, EPN 9880, EPN 9881, 닛폰카야쿠사의 EPPN-501H, EPPN-501HY, EPPN-502H, 국도화학사의 YDPN-644, YDPN-641, YDPN-638, YDPN-636, YDPN-631, 미쯔비시 화학의 jER152, jER154가 있다. 에폭시 크레졸 노볼락(Epoxy Cresol Novolacs)(ECN)의 시판품으로는 헌츠만사의 ECN 1273, ECN 1280, ECN 1299, ECN 9511, ECN 9699, N-660, N-665, N-670, N-673, 닛폰카야쿠사의 EOCN-1020, EOCN-102S, EOCN-103S, EOCN-104가 있다.
3관능기 에폭시 수지의 시판품으로는 MY 0500, MY 0510, MY 0600, Tactix® 742, jER630가 있다. 4 관능기 에폭시 수지의 시판품으로는 MY 720, MY 721, TETRAD-X, EPICLON HP-4710가 있으며, 동일한 화합물로 트리글리시딜(triglycidyl) 피-아미노페놀(p-aminophenol), 트리글리시딜(triglycidyl) 엠-아미노페놀(m-aminophenol), N,N,N',N'-테트라글리시딜 크실렌디아민(N,N,N',N'-tetraglycidyl xylenediamine), N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-메틸렌 디 아닐린(N,N,N',N'-tetraglycidyl-4,4'-methylene dianiline), 트리글리글리시딜 트리스(히드록시페닐)메탄(triglycidyl tris(hydroxyphenyl)methane) 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
한편, 시아네이트 에스테르 수지 및 그 촉매제로서, 본 발명에서 지시하는 시아네이트 에스테르계 수지란 반응성 시아네이트기(-O-C≡N)가 부착되어 있는 방향족 고리를 함유하고 있는 단량체나 올리고머이다.
이는 고온 가열시(촉진제가 있다고 가정 할 경우, 섭씨 170~200도) 순환 3중합(cyclotrimerization) 반응을 통해 가교반응을 일으키며, 해당 수지를 이용하여 형성된 중합체는 그 내부에 극성기가 적으며 빈 공간의 부피가 큰 네트워크 망상 구조로 이루어져 있어 우수한 유전 특성을 지닌 유전체로서 기능한다.
일반적으로 업체가 입수할 수 있는 시아네이트 에스터계 수지는 가수분해 염소 함량이 매우 적어 내이온 마이그레이션 효과도 뛰어나다.
뿐만 아니라, 기존의 시아네이트 에스터계 수지는 에폭시 수지와 혼합성도 뛰어나며, 전자의 시아네이트기는 후자의 에폭시기와 반응하여 옥사졸리디논 결합(oxazolidinone linkage)를 형성하여 수지들로 하여금 가교할 수 있게 해 준다.
즉, 기존의 시스템에 편입될 수 있는 장점이 존재한다.
아울러, 일부 시아네이트 수지의 유리전이온도는 400도를 초과하고, 열팽창계수 alpha1도 매우 낮기 때문에 스퍼터 공정에 있어 최적의 소재라고 할 수 있다.
스퍼터를 이용하여 유전체 위에 금속층을 적층 할 때, 일반적으로 섭씨 200~400도에서 그 공정이 이루어지고 이후 상온으로 식혀지게 되는데, 유리전이온도가 낮으며 열팽창계수의 알파(alpha)2가 높은 소재일 경우 금속층과 수축률 차이가 크므로 경계면을 중심으로 잔류 응력이 발생하여 박리가 일어나거나 고온 신뢰성이 대폭 하락하는 문제점이 있다.
시아네이트 에스터계 수지는 고온 스퍼터 공정으로부터 야기되는 여러가지 문제들을 극복하는 데에 유리한 소재라고 할 수 있다. 단점으로는 가격이 일반 에폭시 수지에 비해 높고, 경화 온도 또한 높으므로 그 사용량이 제한 될 수 밖에 없다.
본 발명에서 제안하는 시아네이트 수지는 그 모노머(monomer)나 올리고머로 하여금 최소한 2개 이상의 반응성 시아네이트기가 부착되어 있는 방향족 고리를 포함하고 있을 것을 요구한다. 그래야만 열경화 반응시 네트워크 구조를 형성하고 유전체로서의 기능을 발휘할 수 있기 때문이다.
시판품으로는 헌츠만사의 AroCy® L-10, AroCy® XU 366, AroCy® XU 371, AroCy® XU 378, LONZA사의 DT-4000, DT-7000, PT-15, PT-30, PT-60, BA -3000, BTP-6020, LECy 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 시아네이트 에스테르계 수지는 단독으로 사용되는 경우는 매우 드물며, 통상적으론 경화 촉진제(촉매제)와 함께 사용되는데, 주로 유기금속염, 이소옥탄산 금속염, 나프텐산 금속염, 혹은 이것들의 혼합물이 촉매제로 작용한다.
예를 들어, 징크 옥토에이트(zinc octoate), 코발트 옥토에이트(cobalt octoate), 크롬 이소옥토에이트(chromium isooctoate); 코발트 아세틸아세톤(cobalt acetylacetonate), 징크 아세틸아세톤(zinc acetylacetonate), 쿠퍼 아세틸아세톤(copper acetylacetonate), 철 아세틸아세톤 및 코발트 나프테네이트(iron acetylacetonate and cobalt naphthenate), 징크 나프테네이트(zinc naphthenate), 망간 나프테네이트(manganese naphthenate), 티타늄,망간 아세틸아세톤(titanium, manganese acetylacetonate) 등을 예시할 수 있다.
그리고, 촉매제의 첨가량은 상기 시아네이트 에스터계 수지 100중량부 대비 0.01-0.5중량부가 바람직하다. 0.01 중량부 미만은 경화 촉진 효과가 부족하며, 0.5 중량부를 초과할 경우 반응이 불안정하게 되어 균일한 물성의 제품이 제작된다고 보기가 어렵다.
이러한 시아네이트 에스테르 수지 및 그 촉매제는 30중량부를 초과하여 과량 투입할 경우, 경화 반응시 가스가 발생하여 층간 박리를 야기할 수 있고, 5중량부 미만으로 소량 첨가되면 목적하는 효과를 얻을 수 없게 되므로 상기 범위로 한정되어야 한다.
아울러, 상기 산무수물 경화제 및 그 경화촉진제는 에폭시 경화를 위해 일반적으로 아민계나 페놀계 화합물이 쓰이지만, 좀 더 우수한 전기적 특성과 열적 안정성을 확보하기 위해선 산무수물 경화제를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 산무수물 경화제를 사용할 경우 가교 반응물의 구조적 안정성도 뛰어나, 열수축률이 적다.
이는 곧 스퍼터 공정 전 후나, 프레스 공정 전 후, 유전체 내부에 열변화로 인한 잔류 응력의 생성이 최소화 됨과 동시에 고온 신뢰성이 확보 될 가능성이 높다는 것을 의미한다.
또한, 적절한 촉매제를 사용할 경우 중온에서 경화시키는 것도 가능하기 때문에 촉매제 양을 조절하여 유전체를 이루는 수지의 핫프레스 공정시의 퍼짐정도를 튜닝할 수 있다.
이러한 산무수물 경화제는 예를 들어, 무수프탈산(phthalic anhydride), 석신산무수물(succinic anhydride), 헥사하이드로프탈릭 안하이드라이드(hexahydrophthalic anhydride), 테트라히드로 무수프탈산(tetrahydrophthalic anhydride), 나디아 무수물(nadic anhydride), 이타콘산 무수물(itaconic anhydride), 말레산 무수물(maleic anhydride), 옥시디프탈산무수물(oxydiphthalic anhydride), 무수 트리멜리트(trimellitic anhydride)중 하나를 사용할 수 있다.
일반적인 산무수물 경화제를 위한 경화촉진제로는 이미다졸계 촉매제가 쓰일 수 있으며, 이것들의 예시로는 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole), 2-페닐이미다졸(2-phenylimidazole), 2-에틸-4-메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole), 2,3-디아미노피페리딘(2,3-diaminopiperidine), 2,5-디아미노피페리딘-2,6-디아미노피페리딘(2,5-diaminopiperidine-2,6-diaminopiperidine), 2,5-디아미노-3-메틸피페리딘(2,5-diamino-3-methylpiperidine), 2-아미노-4-4메틸피페리딘(2-amino-4-4methylpiperidine), 2-아미노-3-니트로피페리딘(2-amino-3-nitropiperidine), 2-아미노-5-니트로피페리딘(2-amino-5-nitropiperidine), 4-디메틸아미노피페리딘(4-dimethylaminopiperidine) 등이 있다.
산무수물 경화제 100중량부에 한해 경화촉진제의 함량은 0.01-5.0중량부가 적합하다.
촉매제의 양이 하한선보다 낮을 경우 경화 촉진 효과가 실질적으로 없고, 상한선보다 높을 경우 촉매제 자체가 경화제로 작용하여 유전체의 기계적 및 유전 특성이 의도했던 바로부터 벗어나게 된다.
그리고, 상기 산무수물 경화제 및 경화촉진제의 혼합물은 투입 함량이 적으면 유전체의 고온 신뢰성을 기대할 수 없으며, 투입 함량이 상한선을 초과할 경우 과경화가 진행되어 유전체의 기계적 특성에 이상이 생기게 된다.
한편, 활성 에스테르계 경화제와 해당 경화제를 위한 경화촉매제의 혼합물은 주성분인 DCPD 에폭시 수지와 내열성 및 반응성 개선용 에폭시 수지와의 가교를 위한 경화제로 첨가된다.
즉, 활성 에스테르계 경화제는 에폭시 수지와 가교반응시 수산화기 같은 극성기를 생성하지 않은 채 조밀한 분자구조의 유전체를 형성하고 흡습률이 낮기 때문에 유전 특성이 매우 우수하다는 이점이 존재한다. 이는 재료의 미세적 수준의 물리적인 구조가 조밀할수록 전계의 반응에 민감하게 반응하지 않고 유전특성을 악화시키는 수분이 존재하지 않기 때문이다.
때문에, 본 발명에서 설명하는 에스테르계 경화제란, 1개 이상의 카르복실산기를 지니는 화합물 그리고/혹은 1개 이상의 티오카르복시산(Thiocarboxylic acid)기를 지닌 화합물을, 1개 이상의 수산화기를 지니는 화합물 그리고/혹은 1개 이상의 티올(Thiol)기를 지니는 화합물과 축합(condensation) 반응을 통해 얻어진 화합물을 말한다.
이러한 화합물은 유전 특성을 개선한다는 점에 있어, 수산화기 관능기를 지니는 화합물은 디사이클로펜타디에닐 디페놀 혹은 디사이클로펜타디에닐 모노페놀이 적합하다. 시판품으로는 HPC-8000-65T, EXB9451, EXB9460, EXB9460S가 있으며, 이것이 디사이클로펜타디에닐 디페놀 구조를 지닌 활성화 에스테르계 경화제이다.
이 경우, 내열성이나 고온 신뢰성, 내화학성을 증진시키려면 나프탈렌 구조나 페놀 노볼락 구조를 지닌 에스테르계 화합물로 대체하여도 좋다.
이것들의 사제품으론 미쯔비시 화학의 YLH1026과 DC808, 그리고 DIC Corporation의 EXB9416-70BK가 있으나 이에 한정되지 않는다.
그리고, 해당 경화제의 투입량은 DCPD 에폭시 수지의 에폭시 1기당 경화제의 에스테르 0.1기에서 1기의 비율로 맞추는 것이 바람직 하다. 예를 들어, 에폭시 수지의 당량이 300g/eq이며 활성화 에스테르계 경화제의 당량이 220g/eq일 경우, 그리고 에폭시 1기당 에스테르기 1기를 맞춰야 할 경우, 에폭시 수지 100g당 136g (=300/220)의 에스테르 경화제가 투입되어야 한다.
하한선이 0.1기라는 것은, 실제로 경화제가 이 이하로 투입될 경우 실질적인 효과를 볼 수 없기 때문이고, 상한선이 1기인 이유는 잔여 에스테르기가 유전체 내부에 남아 있어도 별다른 소용이 없기 때문이다.
해당 경화제는 단독으로 사용되지 아니한데, 그 이유는 촉매제가 없을 경우 경화 온도가 200도에 이르기 때문이다. 경화 반응을 촉진하기 위해서 주로 DMAP (dimethylaminopyridine)이란 물질을 사용하며, 이것의 첨가량은 활성 에스테르계 경화제의 양을 100 중량부로 보았을 때, 0.01-0.5 중량부가 적합하다.
이는 0.01 중량부 미만일 경우 실질적인 열프레스 온도인 150도에서 180도에서 촉진 효과를 볼 수가 없으며, 0.5 중량부를 초과하면 경화시 발열량을 조절하기가 어려워 유전체의 경화가 안정적으로 이루어지지 않기 때문이다. 또한, DMAP은 톨루엔에 용해하여 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 유연성 부여제는 유전체가 비록 경질 기판 위에 사용된다 하더라도 일정 수준의 가소성이나 유연성을 지닐 필요가 있기 때문에 첨가되는 것으로, 유연성을 가져야 하는 이유로 우선 작업 공정성을 높여야 함이 그 첫 번째 이유다. 유연성이 부재할 경우, 공정 중 작업자들이 시트 형태의 유전체를 취급하는 도중 취성 파괴(brittle fracture) 가 쉽게 일어날 수 있다.
두 번째 이유는 스퍼터에 의한 금속층 적층 작업이나 핫프레스 작업과 같은 고온 작업 후 유전체 내부에 잔류 응력(residual stress)를 최소화하기 위함이다.
잔류 응력이 유전체 내에 지속적으로 존재할 경우 유전층과 프리프레그(PP) 사이, 그리고 유전층과 금속층 사이에서 박리(delamination)가 일어날 가능성이 있다.
이와 같은 두 가지 이유로 인해 유전체에 유연성 부여제를 첨가하는 것이다.
일반적으로 이러한 문제를 해결하기 위해 가장 보편적으로 사용되는 방법은 변성 지방족 수지나 혹은 CTBN(Carboxyl Terminated Butadiene Acrylonitrile)과 같은 열가소성 고무를 첨가하는 것이었으나, 이러한 물질들이 갖는 느슨한 화학적 구조로 인해 유전특성과 내열성이 대폭 악화되는 문제점이 있다. 이러한 단점들을 극복하기 위해 열가소성 폴리이미드(TPI)나 열가소성 폴리아미드이미드(TPAI), 혹은 이러한 열가소성 수지의 바니쉬를 투입할 수 있다. 본 발명에서 제시하는 TPI나 TPAI는 일반적으로 산과 아민계 물질의 가교 반응으로 얻어질 수 있는 화합물로, 이 업계에 종사하는 사람들에게 일반적으로 이해될 수 있는 것이다. 기본적으로 중합체에 이미드 구조가 포함된 것을 가리킨다.
폴리이미드와 폴리아미드이미드계 수지의 시판품으로는 헌츠만사의 Matrimid®, 도요보사의 HR-11NN, HR12N2, HR-13NX, HR-14ET, HR-15ET, HR-16NN, 그리고 Q-PILON사의 Q-AD-X0516, Q-AD-X1390, Q-AD-X1404, Q-VR-X1444가 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 일반적으로 유리전이온도(Tg)가 높은 것이 바람직하며, 분자량(Mw)가 5,000에서 150,000 사이인 것, 특히 50,000에서 100,000 사이인 것이 바람직하다. 분자량이 200,000이 넘는 것은 실질적으로, 불가능한 것은 아니지만, 합성이 어려우며, 3,000 이하일 경우 강인성이나 유연성을 유전체에 부여하는 것이 비교적 어렵다고 할 수 있다. 유연성 부여제의 투입량은 투입량이 적으면 실질적으로 유연성 부여 효과가 없으며, 과다하게 초과 투입되면 유연성 부여제의 분자구조가 지니는 한계로 인해 유전특성이 악화되며 유전체의 열팽창계수(알파1, 알파2)가 대폭 상승하기 때문에 상술한 범위로 한정하여야 한다.
그리고, 본 발명에 따른 유전체는 다량의 무기충진제를 포함하는데, 이는 유전체의 CTE(Coefficient of Thermal Expansion)값을 저하시키기 위함이다. 일반적으로 쓰이는 무기 충진제는 실리카, 알루미나, 산화마그네슘, 탈크, 산화티탄, 질화 붕소, 지르코니아, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 그리고 수산화 알루미늄 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
다만, 입도는 D99가 6㎛ 이하인 것이 바람직한데, 그 이유는 본 발명에 따른 유전체는 시트형태로 제작되며 그 두께가 10㎛ 이하이기 때문이다.
예컨대, 바람직한 무기 충진제로서 평균 입도 2㎛ 이하의 실리카(Sibelco, Megasil 550)가 사용될 수 있다.
통상적으로 충진제는 수지 시스템에 단독으로 투입되지 않으며 일정의 표면 개질 과정을 거친 후 투입되거나, 혹은 수지 시스템에 표면개질제와 함께 투입된다.
무기 충진제를 표면개질 하기에 적합한 것은 실란커플링제이며, 해당 커플링제를 적당한 양을 첨가할 경우 유전체의 찢어짐 강도(tear strength)를 증가시키며, 무기 충진제와 수지간의 결합력을 향상시켜 유전체의 수지 내부에 충진제가 원활히 분산될 수 있도록 도와준다.
이로 인해 확보할 수 있는 이점이란 향상된 유전특성, 안정적으로 개선된 유전체의 열팽창 특성, 방습성, 응집파괴에 대한 내성 및 강인성이다.
무기 충진제가 유전체 내부에 균일하게 분산되지 않으면 유전체의 유전특성이 유전체의 지점에 따라 국부적으로 변화하며, 동시에 유전체가 취성 파괴되기 쉽다.
여기서 제시하는 실란 커플링제란, 실란 유닛에 두 개, 혹은 세 개의 메톡시(methoxy)나 에톡시(ethoxy)기가 부착되어 있으며, 그 반대편에는 아미노, 에폭시사이클로헥실, 혹은 글리시독시기 n0개가 말단에 붙어있는 n1개의 탄소로 이루어져 있는 직선 구조의 알킬 치환기(alkyl substituent) n2개가 부착되어 있는, 혹은 아미노, 에폭시사이클로헥실, 혹은 글리시독시기 n0개가 말단에 붙어있는 페닐(phenyl) 혹은 페녹시 치환기(phenoxy substituent)가 부착되어 있는 것을 가리킨다. 여기서 일반적으로 n0은 1 혹은 2이며, n1은 0에서 3이며, n2는 1 혹은 2이나, 1이 가장 일반적이다.
예시로, 2-(3,4 에폭시사이클로헥실) 에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란이 있다.
실란 커플링제의 첨가량은 무기 충진제를 100중량부로 보았을 때, 0.01에서 1 중량부 사이여야 하며, 보다 바람직하게는 0.05- 0.5 중량부이다.
해당 구간에서 커플링제를 첨가하면 성형 가공성을 확보함과 동시에 전기적 특성의 악화를 상당량 억제하는 것이 가능하다.
뿐만 아니라, 플라즈마 표면 처리 내성을 확보하기 위해 특수 충진제가 더 첨가된다.
즉, 본 발명에서 제안하는 유전체는 필연적으로 플라즈마 표면 개질 공정을 거치게 되는데, 그 이유는 해당 유전층과 스퍼터 적층 될 금속층 사이의 접착력(peel strength)을 증대하기 위함이다.
하지만, 유전체의 표면이 플라즈마 표면 개질 공정을 받게 되면 조도가 상승하여, 고속전송시 전류의 산란이 일어나 고속전송 효과가 저해된다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 유전체의 경화량을 조절하여 재료 자체의 강도를 높일 수도 있지만, 보다 효과적인 방법은 고분자 소재보다 강도가 월등히 높은 세라믹 미세 분말을 유전체 내부에 SOL-네트워크 구조 형태로 균일하게 분산시켜, 플라즈마에 의해 유전체가 깎여나가는 것을 일정 수준 억제하는 것이 가능하다.
이 분말의 평균 입도(D50)는 10nm에서 50nm 사이일 것, 그리고 소재는 흄드 실리카가 바람직하다. 하한선보다 낮은 입도의 분말은 분산이 어려우며, 상한선보다 높은 입도의 분말은 유전체가 플라즈마로부터 균일하게 깎여나가는 것을 방지해주기 어려워 조도 상승 억제 효과가 적다고 할 수 있다.
이러한 특수 충진제는 유전체가 깎여나가는 것을 방지해주어야 하지만, 완벽히 그러하지는 못하므로 최소한 균일하게 깎여나갈 수 있도록 해야 유전체가 균일한 조도를 유지할 수 있게 되는 것이다.
이 특수 충진제로 사용될 수 있는 것은, 흄드 실리카, 지르코니아, 산화 티타늄, 산화 아연, 산화 마그네슘, 등이 있으나 가장 일반적이고 입수가 쉬운 물질은 흄드 실리카이다.
또한, 이 특수 충진제는 실록산과 같이 방수성 유기물로 코팅된 것이 바람직하다. 방수성 물질로 코팅되지 않은 일반 산화계 미세 분말은 그것의 형상상 필연적으로 비표면적이 넓은데, 이 표면에 수분이 흡착되는 경우가 있어 유전특성이 악화된다는 단점이 존재한다.
방수성 유기물의 예시로는, 디메틸디클로로실란, 옥타메틸사이클로테트라실록산, 폴리디메틸실록산, 실리콘 오일, 에폭시 혹은 아미노 실란, 헥사메틸디실라잔이 있다. 시판품으로는 에보닉 인더스트리의 AEROSIL R972, R974, R104, R106, R202, R208, R805, R812, R816 등이 있다.
덧붙여, 본 발명에 따른 저유전 에폭시수지 조성물은 상기 수지 조성물의 고유 특성을 해하지 않는 한, 필요에 따라 당 업계에 일반적으로 알려진 난연제나, 상기에서 기재되지 않은 다른 열경화성 수지나 열가소성 수지 및 이들의 올리고머와 같은 다양한 고분자, 고체상 고무 입자 또는 자외선 흡수제, 항산화제, 가교개시제, 염료, 안료, 분산제, 증점제, 레벨링제 등과 같은 기타 첨가제 등을 추가로 더 포함할 수 있음은 물론이다.
본 발명은 상술한 조성으로 이루어진 유전층을 갖는 인쇄회로기판 자체를 제공함으로써 고속전송 특성을 안정적으로 확보할 수 있었다.
이하, 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 고속전송특성을 확인하기 위해 다음 표 1과 같은 조건으로 시편을 제작하였다.
시편 제작 조건
유전체 두께 코터기를 이용하여 고형분 두께 7um로 이형 PET 필름 위에 시트 형태로 코팅
B-stage
Pre-baking 조건		 섭씨 130도에서 1분 30초, 150도에서 1분 30초, 45도에서 24시간
Press 온도 초기 10분간 60도에서 180도로 승온 후, 180도 60분 유지
Press 압력 초기 10분간 5kgf/cm^2 후 60분간 35kgf/cm^2 유지
Press Lay-up 구조 SUS판 > 크라프트지 5매 > AL 판 > 크라프트지 3매 > PVC 필름 (250 um) 1매 > 이형 필름 1매 > B-stage pre-baked 유전체 시트 > Prepreg > 이형 필름 1매 > AL판 > 크라프트지 5매 > SUS판
플라즈마
표면 개질 조건		 챔버 길이: 1MR, N2 압력: 42 millitorr, 스피드: 7.2 inches/min, 가스 유량: 3.5 cc/min, RF power: 95 watts
스퍼터 두께 Ni - 10 nm, Cu - 100 nm
스퍼터 조건 Ni층: 2.1 kW, 3 milliTorr, Cu층: 6.3 kW, 3.5 milliTorr, Pure Argon
동도금 두께 12 um
유전율 측정용
시편 제작조건		 코터기에 투입되기 전 조액을 진공 진공 가열기를 이용하여 용제를 모두 휘발시킨 후 이형처리된 몰드 (100mm*100mm*0.5mm)에 부어 넣은 후 상술한 조건에서 Pre-baking 한 후, 프레스 온도와 동일한 온도 조건으로 가열하였음. 이형 몰드에 부어넣기에 적합하지 않을 경우 시편을 최대한 펴준 후 가열하고 이후 20mm*20mm*0.5mm 로 절삭 및 절단 가공하였음. 두께편차는 10%였음.
이때, 시편의 조성은 다음 표 2와 같이 하였다.

구분
실시예1
실시예2
실시예3
실시예4
실시예5
실시예6
DCPD 에폭시수지(기준성분)
100중량부
100중량부
100중량부
100중량부
100중량부
100중량부
내열성 반응성 에폭시수지
20
10
20
7.5
5
5
시아네이트 에스테르수지 혼합물
5
5
5
15
20
10
산무수물 경화제 혼합물
15
15
15
15
10
10
활성에스테르계 경화제 혼합물
40
40
50
45
30
30
유연성
부여제
7.25
6.75
7.25
10
7.5
10
무기충전제 혼합물
400
400
300
200
150
150
특수
충진제
2
3
2
2
1
2
이와 같은 조성으로 이루어진 각 실시예들에 대한 특성을 평가하였고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
Figure 112016043728612-pat00001
상기 표 3의 결과에서와 같이, 본 발명에 따른 수지 조성물을 통해 유전층을 구성하게 되면 원하는 고속전송 특성은 물론 CTE 특성, 플라즈마 개질 후의 특성까지 광범위하게 만족시킴을 확인할 수 있었다.
100: 에폭시 수지 110: 직조된 유리섬유
130: 유전층 131: 금속박막층

Claims (11)

  1. 인쇄회로기판을 구성하는 에폭시수지 위에 핫 프레스되어 평탄면을 제공하는 유전층을 구성하는 고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물에 있어서;
    상기 저유전 에폭시수지 조성물은,
    DCPD(디사이클로펜타디엔) 에폭시수지 100중량부에 대해, 내열성 반응성 에폭시수지 5-30중량부; 시아네이트 에스테르 수지와 촉매제 혼합물 5-30중량부; 산무수물 경화제와 경화촉진제 혼합물 10-15중량부; 활성 에스테르계 경화제와 경화촉매제 혼합물 30-50중량부; 유연성 부여제 5-10중량부; 무기충진제와 실란커플링제 혼합물 150-400중량부 및 흄드 실리카, 지르코니아, 산화 티타늄, 산화 아연, 산화 마그네슘 중 선택된 어느 하나의 특수 충진제 1-3중량부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 DCPD 에폭시수지는 한 분자당 에폭시기를 최소 2개와 디사이클로펜타디엔 구조를 포함하고 있는 형태로서, 디사이클로펜타디엔 에폭시수지 또는 디사이클로펜다디엔 페놀릭 노볼락 에폭시수지가 사용되는 것을 특징으로 하는 고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 시아네이트 에스테르 수지와 촉매제 혼합물은 반응성 시아네이트기(-O-C≡N)가 부착되어 있는 방향족 고리를 함유하고 있는 단량체나 올리고머인 시아네이트 에스테르계 수지 100중량부에 대해 유기금속염, 이소옥탄산 금속염, 나프텐산 금속염, 혹은 이것들의 조합 중 어느 하나의 촉매제 0.01-0.5중량부가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 산무수물 경화제와 경화촉진제 혼합물은 무수프탈산(phthalic anhydride), 석신산무수물(succinic anhydride), 헥사하이드로프탈릭 안하이드라이드(hexahydrophthalic anhydride), 테트라히드로 무수프탈산(tetrahydrophthalic anhydride), 나디아 무수물(nadic anhydride), 이타콘산 무수물(itaconic anhydride), 말레산 무수물(maleic anhydride), 옥시디프탈산무수물(oxydiphthalic anhydride), 무수 트리멜리트(trimellitic anhydride) 중 선택된 어느 하나의 산무수물 경화제 100중량부에 대해 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole), 2-페닐이미다졸(2-phenylimidazole), 2-에틸-4-메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole), 2,3-디아미노피페리딘(2,3-diaminopiperidine), 2,5-디아미노피페리딘-2,6-디아미노피페리딘(2,5-diaminopiperidine-2,6-diaminopiperidine), 2,5-디아미노-3-메틸피페리딘(2,5-diamino-3-methylpiperidine), 2-아미노-4-4메틸피페리딘(2-amino-4-4methylpiperidine), 2-아미노-3-니트로피페리딘(2-amino-3-nitropiperidine), 2-아미노-5-니트로피페리딘(2-amino-5-nitropiperidine), 4-디메틸아미노피페리딘(4-dimethylaminopiperidine)중에서 선택된 어느 하나의 경화촉진제를 0.01-5.0중량부 혼합하여 조성된 것을 특징으로 하는 고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 활성 에스테르계 경화제와 경화촉매제 혼합물은 1개 이상의 카르복실산기를 지니는 화합물 그리고/혹은 1개 이상의 티오카르복시산(Thiocarboxylic acid)기를 지닌 화합물(compound)를 1개 이상의 수산화기를 지니는 화합물 그리고/혹은 1개 이상의 티올(Thiol)기를 지니는 화합물과 축합(condensation) 반응을 통해 얻어진 화합물인 활성 에스테르계 경화제 100중량부에 대해, DMAP(디메틸아미노피리딘:dimethylaminopyridine) 0.01-0.5중량부가 혼합 조성된 것을 특징으로 하는 고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 활성 에스테르계 경화제는 디사이클로펜타디에닐 디페놀 혹은 디사이클로펜타디에닐 모노페놀인 것을 특징으로 하는 고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    무기충진제와 실란커플링제 혼합물은 실리카, 알루미나, 산화마그네슘, 탈크, 산화티탄, 질화 붕소, 지르코니아, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화 알루미늄 중에서 선택된 어느 하나의 무기충진제 100중량부에 대해, 2-(3,4 에폭시사이클로헥실) 에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란 중 어느 하나의 실란커플링제 0.01-1중량부 첨가 혼합되어 조성된 것을 특징으로 하는 고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 특수 충진제는 실록산을 포함하는 방수성 유기물로 코팅된 것을 특징으로 하는 고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 방수성 유기물로는 디메틸디클로로실란, 옥타메틸사이클로테트라실록산, 폴리디메틸실록산, 실리콘 오일, 에폭시 혹은 아미노 실란, 헥사메틸디실라잔 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 고속전송 배선판용 저유전 에폭시수지 조성물.
  11. 청구항 1-7 및 청구항 9-10 중 어느 한 항에 기재된 에폭시수지 조성물을 이용하여 핫 프레스 방식으로 형성된 유전층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
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