KR101865723B1 - 연성 동박 적층판, 이를 포함하는 연성 인쇄 회로 기판 및 이의 제조 방법 - Google Patents

연성 동박 적층판, 이를 포함하는 연성 인쇄 회로 기판 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 연성 동박 적층판은 제 1 동박층, 복합 폴리이미드층 및 제 2 동박층이 순차로 적층되고, 복합 폴리이미드층은 폴리이미드층 및 복수의 열가소성 폴리이미드층을 포함하고, 복합 폴리이미드층의 최외각층은 열가소성 폴리이미드층으로 이루어진다.
복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 복수의 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 15 내지 50% 이고, 폴리이미드층의 두께는 50 내지 85%일 수 있다.
제 1 동박층 및 제 2 동박층 두께는 각각 30 내지 80㎛이고, 복합 폴리이미드층의 총 두께는 40 내지 60㎛가 될 수 있다.

Description

연성 동박 적층판, 이를 포함하는 연성 인쇄 회로 기판 및 이의 제조 방법{FLEXIBLE COPPER CLAD LAMINATE, FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT BOARD COMPRISISNG THE SAME AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
연성 동박 적층판, 이를 포함하는 연성 인쇄 회로 기판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
현재의 자동차는 기존의 기계적인 요소에 전기/전자적인 요소가 추가 적용되어 정밀한 제어시스템을 구현하고 있으며, 자동차의 전기/전자적인 요소 및 장치들이 차지하는 역할이 매우 중요한 부분으로 인식되고 있다.
또한 자동차가 단순한 이동 수단이 아닌 하나의 생활공간으로 인식되며 더욱 진보된 안전성 확보 및 각종 편의장치들과 향상된 성능 기술의 도입이 이루어지고 있다. 이처럼 자동차의 전자제어 항목이 많아지고 부품의 수가 증가하면 배선 및 와이어 하네스가 증가할 수 있다. 이렇게 배선 및 관련 부속이 증가할 경우 고장발생 확률도 같이 증가하게 되고 자동차의 무게 또한 무거워져 연비를 악화시킬 수 있다. 이러한 이유로 자동차의 전장화는 종래의 와이어 하네스를 연성 인쇄회로기판 (FPCB, Flexible Printed Circuit Board) 으로 대체함으로써 신뢰성 확보 및 소형화가 가능해 자동차 내/외부에 확대되고 있다.
최근에는 주행 성능 및 연료 효율성 등을 확보하기 위해 자동차 변속기의 전자제어 기술이 발달하고 있으며, 변속기의 전자제어는 주로 변속 시 충격완화제어 및 구동력 향상을 위한 제어기술이 발전하고 있다. 이처럼 변속기 자체의 매우 제한된 공간에 많은 전기적 기능들을 넣으면서 안정성을 확보하기 위해 연성 인쇄회로기판이 적용되고 있으며, 이를 위해 연성 인쇄회로기판의 원소재가 되는 연성 동박적층판(FCCL, Flexible Copper Clad Laminate)에 대해서도 높은 신뢰성이 요구되고 있다. 특히 차량 변속기는 150℃ 이상의 고온 및 심한 진동의 복합 환경 속에서 구동되기에, FCCL은 장기 고온 조건에서의 치수 안정성과 심한 진동 조건을 버틸 수 있는 내굴곡성 그리고 내유 후 접착력 등의 요구사항이 요구된다.
본 발명의 일 실시예는 치수 안정성, 내굴곡성 및 내유 후 접착력이 우수한 연성 동박 적층판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 치수 안정성, 내굴곡성 및 내유 후 접착력이 우수한 연성 인쇄 회로 기판을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연성 동박 적층판은 제 1 동박층, 복합 폴리이미드층 및 제 2 동박층이 순차로 적층되고, 복합 폴리이미드층은 폴리이미드층 및 복수의 열가소성 폴리이미드층을 포함하고, 복합 폴리이미드층의 최외각층은 열가소성 폴리이미드층으로 이루어진다.
복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 복수의 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 15 내지 50% 이고, 폴리이미드층의 두께는 50 내지 85%일 수 있다. 더욱 구체적으로, 복합 폴리이미드층의 두께에 대하여, 복수의 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 20내지 40% 이고, 폴리이미드층의 두께는 60 내지 80%일 수 있다.
제 1 동박층 및 제 2 동박층 두께는 각각 30 내지 80㎛이고, 복합 폴리이미드층의 총 두께는 40 내지 60㎛가 될 수 있다.
복합 폴리이미드층의 인장탄성율(modulus)은 4.5 내지 5.5GPa이고, 선열팽창계수(CTE)는 20 내지 30ppm/℃가 될 수 있다.
폴리이미드층 및 복수의 열가소성 폴리이미드층은 교대로 적층될 수 있다.
폴리이미드층은 n개의 층으로 이루어지고, 복수의 열가소성 폴리이미드층은 n+1개의 층으로 이루어지고, n은 1 내지 5가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리아믹산 용액은 유기용매에 이무수물과 디아민을 1:0.9 내지 1:1.1의 몰비로 혼합하여 제조될 수 있다. 본 발명의 폴리아믹산 용액을 제조할 때 이무수물과 디아민의 혼합비, 또는 이무수물 간 또는 디아민 간의 혼합비를 조절하거나, 선택되는 이무수물 및 디아민의 종류를 조정함으로써 원하는 선열팽창계수(CTE) 또는 인장탄성률(Modulus)를 갖는 폴리이미드계 수지를 얻을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 적합한 이무수물로는 PMDA(피로멜리틱 디안하이드라이드), BPDA(3,3',4,4'-바이페닐테트라카복실릭디안하이드라이드), BTDA(3,3',4,4'-벤조페논테트라카복실릭디안하이드라이드), ODPA(4,4'-옥시다이프탈릭안하이드라이드), ODA(4,4'-디아미노디페닐에테르), BPADA(4,4'-(4,4'-이소프로필바이페녹시)바이프탈릭안하이드라이드), 6FDA(2,2'-비스-(3,4-디카복실페닐) 헥사플루오로프로판 디안하이드라이드) 및 TMEG(에틸렌글리콜 비스(안하이드로-트리멜리테이트)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 적합한 디아민으로는 PDA(p-페닐렌디아민), m-PDA(m-페닐렌디아민), 4,4'-ODA(4,4'-옥시디아닐린), 3,4'-ODA(3,4'-옥시디아닐린), BAPP(2,2-비스(4-[4-아미노페녹시]-페닐)프로판), TPE-R(1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠), BAPB: 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐, m-BAPS(2,2-비스(4-[3-아미노페녹시]페닐)설폰), HAB(3,3'-디하이드록시-4,4'-디아미노바이페닐) 및 DABA(4,4'-디아미노벤즈아닐리드)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
필요에 따라 상술한 화합물 이외의 다른 이무수물이나 디아민, 또는 다른 화합물을 소량 첨가하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연성 동박 적층판의 제조방법은 제 1 동박층을 준비하는 단계; 제 1 동박층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅 후 건조하여 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계; 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층 상에 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅후 건조하여 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계; 폴리이미드 전구체층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅후 건조하여 제 2 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계; 상기 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층, 폴리이미드 전구체층 및 제 2 열가소성 폴리이미드 전구체층으로 이루어진 복합 폴리이미드 전구체층을 열처리를 통해 복합 폴리이미드층으로 변환하는 단계; 및 제 2 열가소성 폴리이미드층 상에 제 2 동박층을 적층하는 단계를 포함한다.
복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 제 1 열가소성 폴리이미드층 및 제 2 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 15 내지 50% 이고, 폴리이미드층의 전체 두께는 50 내지 85%일 수 있다. 더욱 구체적으로 복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 제 1 열가소성 폴리이미드층 및 제 2 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 20 내지 40% 이고, 폴리이미드층의 전체 두께는 60 내지 80%일 수 있다.
제 1 동박층 및 제 2 동박층 두께는 각각 30 내지 80㎛이고, 복합 폴리이미드층의 총 두께는 40 내지 60㎛일 수 있다.
복합 폴리이미드층의 인장탄성율(modulus)은 4.5 내지 5.5GPa이고, 선열팽창계수(CTE)는 20 내지 30ppm/℃일 수 있다.
제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계 및 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계는 1 내지 5번 반복하여 실시될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 연성 인쇄 회로 기판은 전술한 연성 동박 적층판을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연성 인쇄 회로 기판은 차량 변속기에 사용되는 연성 인쇄 회로 기판이 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연성 동박 적층판은 굴곡 특성이 우수하며, 치수안정성이 우수하고, 복합폴리이미드층의 컬(Curl)이 낮다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연성 동박 적층판은 복합 폴리이미드층의 최외각층이 열가소성 폴리이미드층으로 이루어져, 장기 고온 환경에서도 높은 접착력을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연성 인쇄 회로 기판은 굴곡 특성이 우수하여 차량용 변속기와 같이 심한 진동 환경에 노출된 회로에서 균열을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연성 인쇄 회로 기판은 엔진룸 內 장착되는 차량용 전장품에서 요구하는 장기 내열 (130℃ 이상)에서 우수한 치수 안정성 및 접착력을 유지하며, 휨이 발생하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 연성 동박 적층판의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 굴곡성 시험 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 연성 동박 적층판의 구조를 개략적으로 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연성 동박 적층판(100)은 제 1 동박층(11), 복합 폴리이미드층(20) 및 제 2 동박층(12)이 순차로 적층되고, 복합 폴리이미드층(20)은 폴리이미드층(22) 및 복수의 열가소성 폴리이미드층(21)을 포함하고, 복합 폴리이미드층(20)의 최외각층은 열가소성 폴리이미드층(21)으로 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에서는 다층의 복합 폴리이미드층(20) 구조로 생산성을 확보하였으며, 복합 폴리이미드층(20) 구조의 최외각층은 제 1 동박층(11) 및 제 2 동박층(12)과의 접착력을 높이기 위해 열가소성 폴리이미드층(21)이 되도록 도포(코팅)하였다.
우수한 굴곡 특성을 갖는 연성 동박 적층판(100, FCCL)을 위하여 전체적으로 낮은 Modulus가 필요하였다. 이를 위해서 Modulus가 낮은 폴리이미드(PI)를 도포(코팅)하면 되지만, Modulus가 낮아질수록 CTE(열팽창 계수, Coefficient of Thermal Expansion)가 높아지는 특성으로 인해 연성 동박 적층판(100)이 요구하는 치수안정성(요구 수준 ±<0.1%) 및 Cu층 에칭 후 복합 폴리이미드층(20)의 Curl(±< 10mm) 등의 물성 구현이 어렵다.
본 발명의 일 실시예에서는 Modulus가 낮은 열가소성 폴리이미드층(21)과 Modulus가 높은 폴리이미드층(22)의 두께 비율을 조정하여 전체 복합 폴리이미드층(20)의 Modulus를 낮출 수 있었다. 변속기용 연성 인쇄 회로 기판(FPCB)으로써 요구되는 복합 폴리이미드층(20)의 인장탄성율(modulus)은 4.5 내지 5.5GPa 인 것이 좋으며, 5.5GPa 초과하는 경우 굴곡특성이 낮은 문제가 있다. 더욱 구체적으로 복합 폴리이미드층(20)의 인장탄성율(modulus)은 4.7 내지 5.0 GPa일 수 있다. 이를 달성하기 위해 복합 폴리이미드층(20)의 총 두께에 대하여, 복수의 열가소성 폴리이미드층(21)의 전체 두께는 15 내지 50% 이고, 폴리이미드층(22)의 두께는 50 내지 85%일 수 있다. 복합 폴리이미드층(20) 중에서 열가소성 폴리이미드층(21)의 두께 비율이 높을수록 Modulus가 낮아지지만, 열가소성 폴리이미드층(21)의 두께 비율이 너무 높으면, 높은 CTE로 인해 치수안정성의 확보가 어렵다. 반면 전체 복합 폴리이미드층(20) 중에서 열가소성 폴리이미드층(21)의 두께 비율이 너무 낮은 경우에는 Modulus가 높아 우수한 굴곡 특성을 확보하기 어려우며, 고온에서 동박층(11, 12)과 복합 폴리이미드층(20) 간의 접착력이 낮은 문제점이 있다. 복합 폴리이미드층(20)의 선열팽창계수(CTE)는 20 내지 30ppm/℃가 될 수 있다.
더욱 구체적으로, 복합 폴리이미드층(20)의 두께에 대하여, 복수의 열가소성 폴리이미드층(21)의 전체 두께는 20내지 40% 이고, 폴리이미드층(22)의 두께는 60 내지 80%일 수 있다.
우수한 굴곡 특성 및 치수안정성을 확보하기 위해서는 Modulus가 낮은 열가소성 폴리이미드층(21)과 Modulus가 높은 폴리이미드층(22)을 교대로 적층하는 것이 바람직하다. 도 1에서는 이와 같이 열가소성 폴리이미드층(21)과 폴리이미드층(22)을 교대로 적층한 일 예를 나타내었다.
폴리이미드층(22)은 n개의 층으로 이루어지고, 복수의 열가소성 폴리이미드층(21)은 n+1개의 층으로 이루어지고, n은 1 내지 5가 될 수 있다. 더욱 구체적으로 n은 2 내지 5가 될 수 있다. 그러나 n이 1인 경우, 한번에 코팅되는 폴리이미드층(22)의 두께가 두꺼워져서 코팅 및 경화 시 폴리이미드층(22) 내에 기포(Blister) 발생 등의 외관 불량이 발생할 수 있으며, 두꺼운 폴리이미드층의 건조/경화 시에는 공정속도가 낮아져 생산성이 떨어질 수 있다. n이 너무 큰 경우, 코팅되는 폴리이미드층의 수가 너무 많아져 생산성이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 도 1에서는 일 예로서 n이 2인 경우를 나타내었다.
제 1 동박층(11) 및 제 2 동박층(12)은 압연 또는 전해 동박을 사용할 수 있으며, 동박 두께별 및 타입(Type)별로 사용 가능하고 동박층 대신 기타 금속박도 사용할 수 있다. 이때, 제 1 동박층(11) 및 제 2 동박층(12)은 가능한 한 동일 재질의 동박을 선택하여 사용함으로써, 열팽창계수가 달라서 응력변형이 일어나는 것을 피한다. 제 1 동박층(11) 및 제 2 동박층(12)의 두께는 각각 30 내지 80㎛가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 열가소성 폴리이미드층(21) 및 폴리이미드층(22)은 목적하는 선열팽창계수 또는 인장탄성률 등의 물성을 가지는 폴리아믹산 용액을 전구체층으로 형성한 후 이미드화하여 제조될 수 있다. 사용되는 폴리아믹산 용액은 본 발명의 기술적 범주 내에서 당해 기술분야에서 통상적으로 사용하는 폴리아믹산 용액이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리아믹산 용액은 유기용매에 이무수물과 디아민을 1:0.9 내지 1:1.1의 몰비로 혼합하여 제조될 수 있다. 본 발명의 폴리아믹산 용액을 제조할 때 이무수물과 디아민의 혼합비, 또는 이무수물 간 또는 디아민 간의 혼합비를 조절하거나, 선택되는 이무수물 및 디아민의 종류를 조정함으로써 원하는 선열팽창계수(CTE) 또는 인장탄성률(Modulus)를 갖는 폴리이미드계 수지를 얻을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 적합한 이무수물로는 PMDA(피로멜리틱 디안하이드라이드), BPDA(3,3',4,4'-바이페닐테트라카복실릭디안하이드라이드), BTDA(3,3',4,4'-벤조페논테트라카복실릭디안하이드라이드), ODPA(4,4'-옥시다이프탈릭안하이드라이드), ODA(4,4'-디아미노디페닐에테르), BPADA(4,4'-(4,4'-이소프로필바이페녹시)바이프탈릭안하이드라이드), 6FDA(2,2'-비스-(3,4-디카복실페닐) 헥사플루오로프로판 디안하이드라이드) 및 TMEG(에틸렌글리콜 비스(안하이드로-트리멜리테이트)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 적합한 디아민으로는 PDA(p-페닐렌디아민), m-PDA(m-페닐렌디아민), 4,4'-ODA(4,4'-옥시디아닐린), 3,4'-ODA(3,4'-옥시디아닐린), BAPP(2,2-비스(4-[4-아미노페녹시]-페닐)프로판), TPE-R(1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠), BAPB: 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐, m-BAPS(2,2-비스(4-[3-아미노페녹시]페닐)설폰), HAB(3,3'-디하이드록시-4,4'-디아미노바이페닐) 및 DABA(4,4'-디아미노벤즈아닐리드)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
필요에 따라 상술한 화합물 이외의 다른 이무수물이나 디아민, 또는 다른 화합물을 소량 첨가하는 것도 가능하다. 복합 폴리이미드층(20)의 총 두께는 40 내지 60㎛가 될 수 있다. 전술한 범위에서 굴곡 특성 및 치수안정성을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연성 동박 적층판의 제조방법은 제 1 동박층을 준비하는 단계; 제 1 동박층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅 후 건조하여 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계; 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층 상에 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅후 건조하여 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계; 폴리이미드 전구체층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅후 건조하여 제 2 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계; 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층, 폴리이미드 전구체층 및 제 2 열가소성 폴리이미드 전구체층으로 이루어진 복합 폴리이미드 전구체층을 열처리를 통해 복합 폴리이미드층으로 변환하는 단계 및 제 2 열가소성 폴리이미드층 상에 제 2 동박층을 적층하는 단계를 포함한다.
이하에서는 각 단계별로 구체적으로 설명한다.
먼저 제 1 동박층을 준비한다. 제 1 동박층에 대해서는 전술한 것과 동일하므로, 반복되는 설명을 생략한다.
다음으로, 제 1 동박층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅 후 건조하여 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성한다. 연성 동박 적층판의 제조 방법으로서, 스퍼터링법, 라미네이션법, 캐스팅법이 존재한다. 스퍼터링법은 공정 비용이 비싸며 동박층을 균일한 두께로 제막하면서 폴리이미드층과의 접착력을 확보하는데 어려움이 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 캐스팅법을 사용하였다. 일반적으로 동박층에 두껍게 액상 폴리이미드를 도포(코팅)할 경우에는 낮은 공정 속도로 인해 생산성이 낮다. 또한 두께가 두꺼워서 열경화시 경화도가 떨어져 기계적 강도와 내화학성이 감소하며 필름 내부에 존재하는 용매의 제거가 어려워 발포 현상과 같은 외관 불량이 나타날 수 있으며, 치수 안정성이 악화되는 문제가 야기될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 다층의 복합 폴리이미드층 구조로 생산성을 확보하였다.
다음으로, 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층에 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅후 건조하여 폴리이미드 전구체층을 형성한다. 전술한 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계 및 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계는 복수번 반복하여 실시될 수 있다. 2회 이상 반복되어 실시 될 때, 2번째, 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계는 제 1 동박층 상에 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하는 것이 아니고, 폴리이미드 전구체층 상에 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하게 된다.
다음으로, 폴리이미드 전구체층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅 후 건조하여 제 2 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성한다.
다음으로, 상기 코팅/건조된 복합 폴리이미드 전구체층을 열처리를 통해 복합 폴리이미드 전구체층으로 변환한다.
다음으로, 제 2 열가소성 폴리이미드층 상에 제 2 동박층을 적층한다.
제 1 열가소성 폴리이미드층, 제 2 열가소성 폴리이미드층 및 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 제 1 열가소성 폴리이미드층 및 제 2 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 15 내지 50% 이고, 폴리이미드층의 전체 두께는 50 내지 85%일 수 있다. 더욱 구체적으로 제 1 열가소성 폴리이미드층, 제 2 열가소성 폴리이미드층 및 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 제 1 열가소성 폴리이미드층 및 제 2 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 20 내지 40% 이고, 폴리이미드층의 전체 두께는 60 내지 80%일 수 있다. 제 1 열가소성 폴리이미드층, 제 2 열가소성 폴리이미드층 및 폴리이미드층의의 두께는 열가소성 폴리이미드 전구체 및 폴리미이드 전구체의 도포량을 조절함으로써 제어할 수 있다.
제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계 및 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계는 1 내지 5번 반복하여 실시될 수 있다. 그러나 1번 실시하는 경우, 한번에 코팅되는 폴리아믹산층의 두께가 두꺼워져서 코팅 및 경화 시 폴리이미드층(22) 내에 기포(Blister) 발생 등의 외관 불량이 발생할 수 있으며, 두꺼운 폴리아믹산층의 건조/경화 시에는 공정속도가 낮아져 생산성이 떨어진다. 5번을 초과하여 실시되는 경우, 코팅되는 폴리아믹산층의 수가 너무 많아져 생산성이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 연성 인쇄 회로 기판은 전술한 연성 동박 적층판을 포함한다. 연성 동박 적층판에 대해서는 전술하였으므로, 중복되는 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 연성 인쇄 회로 기판은 차량 변속기에 사용되는 연성 인쇄 회로 기판이 될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
합성예 1
하기 표 1에 나타난 바와 같이, 1275g의 DMAc 용액에 BAPP 110.51g의 디아민을 질소 분위기하에서 교반하여 완전히 녹인 후, 디안하이드라이드로서 BPDA 80.0g을 분할하여 첨가하였다. 이 후 약 24시간 교반을 계속하여 열가소성 폴리아믹산 용액을 제조하였다. 이렇게 제조한 열가소성 폴리아믹산 용액을 20㎛ 두께의 필름상으로 캐스팅 후 60분 동안 350℃까지 승온하여 30분 동안 유지하여 경화했을 때 측정된 선열팽창계수와 인장탄성률은 각각 61 ppm/℃와 2.8GPa 이었다.
합성예 2
하기 표 1에 나타난 바와 같이, 1264g의 DMAc 용액에 ODA 21.81g 및 PDA 47.12g의 디아민을 질소 분위기하에서 교반하여 완전히 녹인 후, 디안하이드라이드로서 PMDA 120.0g을 분할하여 첨가하였다. 이 후 약 24시간 교반을 계속하여 열경화성 폴리아믹산 용액을 제조하였다. 이렇게 제조한 열경화성 폴리아믹산 용액을 20㎛ 두께의 필름상으로 캐스팅 후 60분 동안 350℃까지 승온하여 30분 동안 유지하여 경화했을 때 측정된 선열팽창계수와 인장탄성률은 각각 11 ppm/℃와 6.0GPa 이었다.
Dianhydride 1 Diamine 1 Diamine 2 DMAc CTE
(ppm/℃)		 Modulus
(GPa)
합성예1 BPDA
80.0g		 BAPP
110.51g		 1275g 61 2.8
합성예2 PMDA
120.0g		 ODA
21.81g		 PDA
47.12g		 1264g 11 6.0
실시예 1
동박에 합성예 1에서 제조한 TPI 전구체를 캐스팅법을 통해 도포하여 건조하고, 이후, 합성예 2에서 제조한 PI 전구체를 캐스팅법을 통해 도포하여 건조하는 과정을 반복한 후 열처리를 통해, TPI-PI-TPI-PI-TPI 구조의 복합 PI층을 형성하고 최종적으로 동박을 적층하여 연성 동박 적층판(FCCL)을 제조하였다.
양 동박층은 각각 두께가 35㎛이며, PI 복합층의 총 두께는 50㎛이다. TPI층의 전체 두께 및 PI층의 전체 두께 비율을 하기 표 2에 정리하였다.
PI 복합층의 CTE, Modulus, 굴곡성 시험, 내유 후 접착력 평가, 치수안정성 및 휨 정도, 열팽창계수 측정법을 하기 방법으로 측정하여 표 2에 정리하였다.
굴곡성 시험( IPC TM 650) : FCCL을 130 ㎜ x 15 ㎜의 크기로 도 2와 같이 동박 패턴을 남겨두고 에칭한 후 35㎛ 동도금을 실시한다. 곡률 반경 R = 4 ㎜ 상태로 고정한 채, 장비 지그를 사용하여 20 ㎜의 거리를 1,500 rpm의 속도로 왕복 운동하여 굴곡한다. 초기 저항 대비 20% 이상 증가된 시점을 확인하였다.
내유 후 접착력 평가( IPC TM 650) : FCCL의 일면의 동박면에서 회로폭이 3mm가 남도록 Pattern을 제작하고, 35㎛ 동도금을 실시하여 동박층의 총 두께가 70㎛가 되도록 하였다. 이후 준비된 Pattern을 160℃의 변속기 Oil에 70Hr 완전 침지 후, 동박층 - 복합 PI층 간 접착강도를 측정하였다. 인장 시험기(ISO 527, Plastic - Determination of tensile properties에 규정된 장비)를 사용하여 동박층과 복합 PI층을 50 ㎜/min의 인장 속도로 상온에서 180° 접착강도 평가하였다. 최소 10 ㎜이상 동박을 박리하였을 때의 박리강도를 결과치로 하였다.
치수안정성 : IPC-TM-650, 2.2.4의 ‘method B’를 따랐다. 기계적 방향(MD) 및 폭방향(TD)가 각각 275 X 255mm인 정방형 시편의 네 꼭지점에 위치 인식용 홀(hole)을 뚫고, 23℃, 50%RH의 항온항습기에 24시간 보관 후 각 홀(hole)간의 거리를 3회 반복 측정 후 평균을 계산하였다. 이후 금속박이 에칭된 필름을 150℃ 오븐에 30분 동안 보관 후 23℃, 50%RH의 항온항습기에 24시간 보관 후 각 홀(hole)간의 거리를 다시 측정하여 가열 후 치수변화율을 계산하였다.
휨 정도 : 연성동박적층판을 100 X 100mm 크기로 재단하여 에칭 용액에 침지 후 동박을 제거하여 폴리이미드 필름을 얻을 수 있었다. 폴리이미드 필름을 편평한 테이블에 올려놓고 휘어 있거나 뒤틀린 부분의 최대 높이를 측정한다.
열팽창계수( CTE ): 열팽창계수는 TMA(Thermomechanical Analyzer)를 사용하여 분당 10℃의 속도로 400℃까지 승온하며 측정된 열팽창값 중 100℃에서 200℃ 사이의 값을 평균하여 구하였다.
실시예 2
TPI층의 전체 두께 및 PI층의 전체 두께 비율을 하기 표 2과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예 1
TPI층의 전체 두께 및 PI층의 전체 두께 비율을 하기 표 2과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예 2
TPI층의 전체 두께 및 PI층의 전체 두께 비율을 하기 표 2과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예 3
복합 PI층의 구조를 PI-TPI-PI-TPI-PI로 적층한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
비교예 4
복합 PI층의 구조를 PI-TPI-PI로 적층한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
구분 복합 PI층 중
TPI층의 두께 비율		 복합 PI층의
CTE
(ppm/℃)		 복합 PI층의
Modulus
(Gpa)		 굴곡성 내유 후
접착력 (kgf/cm)		 치수안정성 (최대 수치의 절대값 %) 동박 에칭 후
휨 정도(mm)
실시예1 40% 30 4.7 12,000회 > 5.0 0.05 10
실시예2 30% 26 5.0 11,000회 > 5.0 0.04 0
비교예1 10% 16 5.7 7,000회 < 2.0 0.002 0
비교예2 60% 41 4.1 14,000회 > 5.0 > 0.1 30
비교예3 40% 30 4.7 12,000회 < 0.5 0.05 10
비교예4 40% 30 4.7 12,000회 < 0.5 >0.1 50
표 2에서 나타나듯이, 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 FCCL은 전체 복합 PI층의 Modulus가 낮아 굴곡특성이 우수하며, 치수안정성 및 제품 Curl이 낮은 FCCL 제조가 가능하며 회로기판으로 제작 시 공정성이 양호함을 확인할 수 있다.
비교예 1은 TPI층의 두께 비율이 낮아서 CTE가 낮고 치수안정성은 양호하나, Modulus가 높아 굴곡 특성이 낮으며 내유 후 접착력도 낮음을 확인할 수 있다.
비교예 2는 TPI층의 두께 비율이 높아서 복합 PI층의 Modulus가 가장 낮지만 CTE가 높아 치수변화율이 높으며, 제품 Curl이 높아 FCCL 공정 및 회로기판 제작 시에도 공정성이 불량함은 확인할 수 있다.
비교예 3 및 비교예 4는 복합 PI층의 최외각에 TPI층이 도포되지 않아 동박층과의 접착력이 매우 떨어짐을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 연성 동박 적층판, 11 : 제 1 동박층,
12 : 제 2 동박층, 20 : 복합 폴리이미드층,
21 : 열가소성 폴리이미드층, 22 : 폴리이미드층

Claims (11)

  1. 제 1 동박층, 복합 폴리이미드층 및 제 2 동박층이 순차로 적층되고,
    상기 복합 폴리이미드층은 폴리이미드층 및 복수의 열가소성 폴리이미드층을 포함하고,
    상기 복합 폴리이미드층의 최외각층은 열가소성 폴리이미드층으로 이루어지고,
    상기 복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 상기 복수의 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 15 내지 50% 이고, 상기 폴리이미드층의 두께는 50 내지 85%이고,
    상기 제 1 동박층 및 제 2 동박층 두께는 각각 30 내지 80㎛이고, 상기 복합 폴리이미드층의 총 두께는 40 내지 60㎛이고,
    상기 폴리이미드층 및 상기 복수의 열가소성 폴리이미드층은 교대로 적층되고,
    상기 폴리이미드층은 n개의 층으로 이루어지고, 상기 복수의 열가소성 폴리이미드층은 n+1개의 층으로 이루어지고, n은 2인 연성 동박 적층판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복합 폴리이미드층의 두께에 대하여, 상기 복수의 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 20 내지 40% 이고, 상기 폴리이미드층의 두께는 60 내지 80%인 연성 동박 적층판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복합 폴리이미드층의 인장탄성율(modulus)은 4.5 내지 5.5GPa이고, 선열팽창계수(CTE)는 20 내지 30ppm/℃인 연성 동박 적층판.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 동박층을 준비하는 단계;
    상기 제 1 동박층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅 후 건조하여 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층 상에 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅 후 건조하여 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계;
    상기 폴리이미드 전구체층 상에 열가소성 폴리이미드 전구체 수지를 캐스팅 후 건조하여 제 2 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층, 폴리이미드 전구체층 및 제 2 열가소성 폴리이미드 전구체층으로 이루어진 복합 폴리이미드 전구체 층을 열처리를 통해 복합 폴리이미드층으로 변환하는 단계; 및
    제 2 열가소성 폴리이미드층 상에 제 2 동박층을 적층하는 단계를 포함하고,
    제 1 열가소성 폴리이미드층, 제 2 열가소성 폴리이미드층 및 폴리이미드층으로 이루어지는 복합 폴리이미드층의 총 두께에 대하여, 상기 제 1 열가소성 폴리이미드층 및 제 2 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 15 내지 50% 이고, 상기 폴리이미드층의 전체 두께는 50 내지 85%이고,
    상기 제 1 동박층 및 제 2 동박층 두께는 각각 30 내지 80㎛이고, 상기 복합 폴리이미드층의 총 두께는 40 내지 60㎛이고,
    상기 제 1 열가소성 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계 및 상기 폴리이미드 전구체층을 형성하는 단계는 2번 반복하여 실시되는 연성 동박 적층판의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복합 폴리이미드층의 인장탄성율(modulus)은 4.5 내지 5.5GPa이고, 선열팽창계수(CTE)는 20 내지 30ppm/℃인 연성 동박 적층판의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복합 폴리이미드층의 총의 두께에 대하여, 상기 제 1 열가소성 폴리이미드층 및 제 2 열가소성 폴리이미드층의 전체 두께는 20 내지 40% 이고, 상기 폴리이미드층의 전체 두께는 60 내지 80%인 연성 동박 적층판의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 연성 동박 적층판을 포함하는 연성 인쇄 회로 기판.
  11. 제10항에 있어서, 차량 변속기용인 연성 인쇄 회로 기판.
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