KR101939449B1 - 금속적층판 및 이의 제조방법 - Google Patents

금속적층판 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 섬유 기재를 포함하는 코어(core)층, 상기 코어층의 양면에 적층된 불소계 필름 및 상기 불소계 필름상에 적층된 금속박을 포함하고, 상기 불소계 필름은 충진제를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속적층판 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서는 우수한 저유전 손실 특성과 양호한 내열성, 접착 안정성 등을 동시에 나타내는 초고주파용 금속적층판을 제공할 수 있다.

Description

금속적층판 및 이의 제조방법{METAL LAMINATE AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 금속적층판 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 고주파수 대역에서 안정적인 작동이 가능한 인쇄회로기판용 금속적층판 및 이의 제조방법을 제공한다.
최근 반도체 기판, 인쇄회로기판, EMC(Epoxy molding Compound) 등과 같은 전자 부품 및 정보 통신 기기의 신호대역이 높아지는 경향을 나타내고 있다. 전기 신호의 전송 손실은 유전 정접 및 주파수와 비례한다. 따라서 주파수가 높은 만큼 전송 손실은 커지고 신호의 감쇠를 불러 신호 전송의 신뢰성 저하가 생긴다. 또한 전송 손실이 열로 변환되어 발열의 문제도 야기될 수 있다. 그렇기 때문에 고주파 영역에서는 유전 정접이 매우 작은 절연 재료를 필요로 한다.
또한, 현재 반도체 기기 및 PCB 분야에서의 고집적화, 고미세화, 고성능화 등에 대한 요구가 높아지므로, 반도체 기기의 집적 및 인쇄 회로기판의 고밀도화 동시에 배선의 간격의 간결성이 요구되는 상황으로 점차 변화되고 있다. 이러한 특성을 만족시키기 위해서는 전송 속도를 빠르게 하는 저유전율과 전송 손실을 감소시키기 위한 저 유전손실 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
일반적인 인쇄회로기판을 제조하기 위한 금속적층판 중 에폭시 수지를 이용하여 제조되는 금속적층판은 유리 직물에 에폭시 수지를 함침시키는 단계, 함침된 섬유를 건조시켜 기타 유기 용매를 제거하는 단계, 수지를 경화시킬 수 있도록 반경화 상태로 전환시키기 위한 프리프레그 생성 단계, 및 전도성 금속박을 적층시키는 단계로 제조된다.
한편, 불소계 수지를 이용하여 금속적층판을 제조하는 경우에는, 불소계 수지가 열가소성 수지이면서 물리적으로 매우 낮은 표면 에너지로 인해 다른 물질과 잘 붙지 않는 비점착성을 가지고 있어서 통상 불소 수지와 전도성 금속박을 직접적으로 붙이기 어렵기 때문에 상기와 같이 수지에 전도성 금속박을 직접 적층시키는 방법을 사용할 수 없었다.
불소계 수지와 다른 물질과의 접착을 위해 지금까지는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지 및 유리 섬유 조직에 폴리테트라플루오로 에틸렌이 함침된 수지 등의 각종 내열성 고분자 절연 불소계 수지 위에 용융점이 낮은 열경화성 수지, 접착 필름 또는 접착제를 놓고 이를 매개체로 전도성 금속박을 가열/가압하에서 압축 경화시켜 적층하는 방법을 채택하고 있다.
그러나, 이 같은 방법에서는, 3회 이상의 함침 과정을 실시함에 따라 고분자 절연 수지 특유의 장점인 내열성이 떨어지는 문제점이 있으며, 350℃에서 24시간 이상의 장시간 동안 고온 압축을 실시하여야 하므로 공정 비용이 높아진다는 문제점이 있다.
본 발명은 고주파수 대역에 적합한 적은 손실계수와 저유전율 특성, 및 내열성을 비롯한 전반적인 물성이 우수할 뿐 아니라, 제조 공정의 간소화에 따른 제조 경비 절감이 가능한 인쇄회로기판용 금속적층판을 개발하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에서는 고내열성 프리프레그 상에 저유전율을 갖는 소재 및 전도성 금속박을 적층시킨 후 단시간에 고온 압착으로 일체화시킴으로써, 저유전율 특성 및 내열성이 우수한 금속적층판 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 섬유 기재 상에 고내열성을 갖는 소재를 함침 후 불소계 필름을 적층(Ply-up)하여 적층체를 제조하고, 상기 적층체 상에 전도성 금속박을 적층시킨 후 단시간에 고온 압착으로 일체화시킴으로써, 금속박과 필름의 밀착성이 높은 동시에 낮은 유전특성을 발휘하는 금속적층판 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 저유전율 소재를 적용한 금속적층판 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 섬유 기재를 포함하는 고내열성 코어(core)층; 상기 코어층의 양면에 적층된 불소계 필름; 및 상기 불소계 필름상에 적층된 금속박을 포함하고, 이때 상기 불소계 필름은 충진제(filler)를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속적층판을 제공한다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 불소계 필름은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 플루오로와 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 퍼플루오로알콕시 측쇄를 가진 플루오로탄소 중추로 이루어진 군으로부터 선택된 플루오로중합체 필름일 수 있으며, 바람직하게는 퍼플루오로 알콕시(PFA) 필름일 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 불소계 필름에서 상기 충진제는 10 내지 70 중량%의 함량으로 포함될 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 충진제는 실리카(silica), 이산화티타늄(TiO2), 알루미나(Al2O3), 티타늄산칼륨(K2O6TiO2), 산화 바륨(BaO) 중 하나일 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 코어층은 고내열성 수지 조성물에 상기 섬유 기재를 함침시켜 경화된 수지층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 고내열성 수지 조성물은 비스페놀 A(bisphenol A)형 에폭시, 방향족 나프탈렌 에폭시, 비페닐 아르알킬(biphenyl aralkyl)형 에폭시, 이소시아누레이트(isocyanurate) 에폭시, 크레졸 노블락(cresol novlac)형 에폭시 수지, 고내열성 에폭시 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 섬유 기재는 스프레드 유리 섬유(Spread G/F)일 수 있다. 여기서, 스프레드 유리 섬유는 유리 섬유; 및 무기 바인더를 포함할 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 금속박은 0.5 내지 5.0㎛ 범위의 조도(Rz)를 갖는 동박인 것이 바람직하다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 금속적층판의 열팽창계수(CTE)는 5 내지 40 ppm인 것이 바람직하다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 금속적층판에서 불소계 필름에 대한 금속박의 박리 강도(P/S)는 0.8 내지 1.5 kgf/cm 범위인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 (a) 고내열성 수지 조성물에 섬유 기재를 함침한 후 반경화시켜 코어층을 제조하는 단계, 및 (b) 상기 코어층의 상하면 상에 각각 불소계 필름 및 금속박을 순차적으로 적층한 후, 고온 압축 공정으로 일체화시키는 단계를 포함하는 금속적층판의 제조방법을 제공한다.
아울러, 본 발명은 (a) 코어층의 상하면 상에 각각 불소계 필름을 적층하여 적층체를 형성하는 단계, 및 (b) 상기 적층체의 상하면 상에 각각 금속박을 적층한 후, 고온 압축 공정으로 일체화시키는 단계를 포함하는 금속적층판의 제조방법을 제공한다. 여기서, 상기 코어층은 유리 섬유를 포함할 수 있다.
본 발명의 일례에 따르면, 상기 고온 압축 공정은 270 내지 400℃의 온도에서 10분 내지 3시간 동안 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 금속적층판은 낮은 손실계수, 저유전 특성, 내열성 및 접착안정성을 동시에 만족시키므로, 이를 이용한 인쇄회로기판은 우수한 고주파 특성과 양호한 내열성, 접착안정성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속적층판의 제조방법은, 단시간에 고온 압착으로 일체화시킴으로써 가공 단가가 저렴하며, 저유전율 소재의 전기적, 기계적 특성 변화를 최소화하여 특유의 고유 성질을 그대로 이용할 수 있기 때문에 고주파 대역에서 매우 안정적으로 동작할 수 있는 전기적 특성이 우수한, 저 손실계수를 갖는 금속적층판을 제조할 수 있다.
따라서 본 발명의 금속적층판은 1 GHz 이상의 고주파 신호를 취급하는 이동체 통신기기나 그 기지국 장치, 서버, 라우터 등의 네트워크 관련 전자기기 및 대형 컴퓨터 등의 각종 전기전자 기기에 사용되는 인쇄회로기판의 부품 용도로서 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속적층판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 금속적층판의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명에 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명은 인쇄회로기판, 특히 초고주파 용도의 인쇄회로기판에 유용하게 사용될 수 있는 금속적층판을 제공하고자 한다.
도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 금속적층판 및 이의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에서, 섬유 기재를 포함하는 코어(core)층, 상기 코어층의 양면에 적층된 불소계 필름, 및 상기 불소계 필름상에 적층된 금속박을 포함하며, 상기 코어층에 상기 불소계 필름을 고온 압축시켜 접합시킨 금속적층판을 제공한다.
여기서, 상기 코어층은 섬유 기재를 포함하는 프리프레그를 의미하며, 바람직하게는 고내열성 수지 조성물에 섬유 기재를 함침시켜 형성된 고내열성 프리프레그를 의미한다.
본 발명에 따른 상기 금속적층판은 고내열성 프리프레그; 저유전율을 갖는 불소계 필름; 및 저조도를 갖는 금속박이 적층된 구조를 포함하며, 각 층의 접착안정성을 확보함으로써, 상기 금속적층판이 사용된 인쇄회로기판에 낮은 손실계수, 저유전 특성, 내열성 및 접착안정성의 효과를 동시에 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속적층판(100)의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 상기 금속적층판(100)은 섬유 기재를 포함하는 프리프레그(110), 상기 프리프레그의 양면에 적층된 불소계 필름(130), 및 상기 불소계 필름상에 적층된 금속박(170)을 포함할 수 있다.
본 발명의 프리프레그(110)는 섬유 기재 및 상기 섬유 기재를 고내열성 수지 조성물에 함침시켜 경화된 수지층을 포함한다. 여기서, 상기 고내열성 수지 조성물은 용매에 용해되거나 분산된 형태의 수지 바니시일 수도 있다.
상기 섬유 기재는 임의로 절곡 가능한, 가요성을 갖는 당 업계의 통상적인 무기물 섬유 기재, 유기물 섬유 기재, 또는 이들의 혼합 형태 등을 사용할 수 있다. 사용하는 용도 또는 성능을 기준으로, 전술한 섬유 기재를 선택하면 된다.
본 발명에서 사용 기재의 예로는 E-glass, D-glass, S-glass, NE-glass, T-glass 및 Q-glass 등의 무기물 섬유, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르 등의 유기물의 섬유 및 혼합물등이 있으며, 사용하는 용도 또는 성능을 기준으로 선택하면 된다.
사용 가능한 섬유 기재의 비제한적인 예를 들면, E-glass, D-glass, S-glass, NE-glass, T-glass, Q-glass 등과 같은 유리 섬유 (무기물 섬유); 유리 페이퍼, 유리 섬유 부직포 (glass web), 유리 직물(glass cloth), 아라미드 섬유, 아라미드 페이퍼(aramid paper), 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에스터, 방향족 폴리에스테르, 불소 수지 등과 같은 유기 섬유; 탄소 섬유, 종이, 무기 섬유 또는 이들의 1종 이상의 혼합 형태 등이 있다. 상기 섬유 기재의 형태는 전술한 섬유 등으로 이루어진 직포나 부직포, 로빙(roving), ?프트 스트랜드 매트(chopped strand mat), 서페이싱 매트(surfacing mat), 금속 섬유, 카본 섬유, 광물 섬유 등으로 이루어진 직포, 부직포, 매트류 등을 들 수 있다. 이들 기재는 단독 또는 2종 이상 혼용할 수 있다. 강화된 섬유 기재를 혼용하는 경우 프리프레그의 강성, 치수 안정성을 향상시킬 수 있다. 이러한 섬유 기재의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 약 0.01 ㎜ 내지 0.3 ㎜ 범위일 수 있다.
상기 고내열성 수지 조성물은 프리프레그(110) 형성에 사용되는 것으로서, 상기 프리프레그(110)는 고내열성 수지 조성물에 상기 섬유 기재를 함침시켜 경화된 수지층을 포함할 수 있다.
본 발명에서 이용되는 고내열성 수지 조성물은 당업계에 공지된 내열성이 우수한 조성물이면 그 화학적 구성에 대해서는 특별히 제한되는 것이 아니지만, 예를 들면 비스페놀 A(bisphenol A)형 에폭시, 방향족 나프탈렌 에폭시, 비페닐 아르알킬(biphenyl aralkyl)형 에폭시, 이소시아누레이트(isocyanurate) 에폭시, 크레졸 노블락(cresol novlac)형 에폭시 수지, 고내열성 에폭시 수지 중 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
일반적으로 프리프레그는, 섬유 기재에 수지 조성물을 코팅하거나 또는 섬유 기재를 수지 조성물에 함침시킨 후, 가열에 의해 B-stage(반경화 상태)까지 경화시켜 얻은 시트 형상의 재료를 지칭한다. 전술한 방법 이외에, 본 발명의 프리프레그(110)는 당 업계에 알려진 공지의 솔벤트법에 의해 제조될 수 있다.
솔벤트법은 프리프레그 형성용 수지 조성물을 유기 용매에 용해시켜 형성된 수지 조성물 바니시에 섬유 기재를 함침시킨 후 건조하는 방법이다. 이러한 솔벤트법을 채용하는 경우 일반적으로 수지 바니시를 이용한다. 상기 수지 조성물에 섬유 기재를 함침시키는 방법의 일례를 들면, 기재를 수지 바니시에 침지하는 방법, 수지 바니시를 각종 코터에 의해 기재에 도포하는 방법, 수지 바니시를 스프레이에 의해 기재에 분사하는 방법 등을 들 수 있다. 이때 섬유 기재를 수지 바니시에 침지하는 경우 섬유 기재에 대한 수지 조성물의 함침성을 향상시킬 수 있어 바람직하다.
본 발명의 프리프레그(110)는 섬유로 이루어지는 시트상 섬유 기재나 글라스 기재를 당해 내열성 수지 조성물에 함침시키고, 가열에 의해 반경화시킴으로써 제조될 수 있다. 이때 상기 내열성 수지 조성물은 수지 바니시로 조제된 것일 수 있다.
상기 수지 바니시를 조제하는 경우 유기 용제의 예를 들면, 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 셀로솔브아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 카비톨아세테이트 등의 아세트산 에스테르류, 셀로솔브, 부틸카비톨 등의 카비톨류, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 테트라히드로푸란 등을 들 수 있다. 유기 용제는 1종을 사용하거나 2종 이상을 조합하여 사용하여도 좋다.
본 발명의 프리프레그(110)는 상기 수지 바니시에 상기 기재를 함침시킨 후, 추가적으로 건조 과정을 거쳐 형성될 수 있고, 이때 상기 건조는 20 내지 200℃에서 이루어질 수 있다. 일례로, 본 발명의 프리프레그(110)는 상기 고내열성 수지 바니시에 상기 기재를 함침시키고 70 내지 170℃ 범위의 온도에서 1 내지 10분 동안 가열 건조함으로써, 반경화(B-Stage) 상태의 프리프레그를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속적층판(100)은 저유전율을 갖는 소재로서 상기 프리프레그(110)의 양면에 적층된 불소계 필름(130)을 포함한다.
본 발명에서 사용 가능한 저유전율을 갖는 소재의 예로는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 플루오로와 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 퍼플루오로알콕시 측쇄를 가진 플루오로탄소 중추로 이루어진 군으로부터 선택된 플루오로중합체 필름을 들 수 있으며, 그 중에서 퍼플루오로 알콕시(PFA) 필름이 바람직하다.
종래 선행기술은 유리 섬유에 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지를 5~6회 함침, 고온/고압 압축(press) 공정을 통하여 제조하였으나, 본 발명은 유리 섬유에 고내열성 수지를 함침, 고온/고압 압축 공정을 통하여 제조하여 생산성, 제조 공정 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한 불소계 필름에 충진제를 충진한 후 적층하여 제조하므로 열 팽창계수(CTE) 특성이 우수한 장점이 있다.
이에, 본 발명에서는 퍼플루오로 알콕시(PFA) 등의 저유전율을 갖는 소재, 예컨대 불소 수지를 섬유 기재에 함침하여 프리프레그로 제조하는 것이 아니라, 앞서 제조된 프리프레그(110) 상에 필름 형태로 적층함으로써, 프리프레그(110)와 불소계 필름(130)의 적층체(150)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이, 상기 불소계 필름(130)으로는 퍼플루오로 알콕시(PFA) 필름이 바람직하며, 상기 불소계 필름(130)은 충진제를 포함할 수 있다.
상기 충진제는 상기 불소계 필름에 포함되어, 상기 불소계 필름의 G/F 함침성, 생산성, 열 팽창계수(CTE)등의 특성을 개선하는 효과를 가질 수 있다.
상기 충진제의 비제한적인 예로는, 실리카(silica), 이산화티타늄(TiO2), 알루미나(Al2O3), 티타늄산칼륨(K2O6TiO2), 산화 바륨(BaO) 중 적어도 하나를 들 수 있으며, 이 중에서 실리카가 바람직하다.
상기 충진제는, 상기 불소계 필름에서 10 내지 70 중량%의 함량으로 포함될 수 있으며, 예컨대 40중량% 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 불소계 필름에서의 상기 충진제의 함량이 40 중량% 미만인 경우에는 CTE(Z축) 개선 효과를 나타낼 수 없으며, 70 중량% 초과하는 함량으로 포함되는 경우에는 필름이 형성되지 않는 문제점이 발생된다.
상기 불소계 필름(130)의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 25 내지 125 ㎛ 범위, 바람직하게는 50 ㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속적층판(100)은 상기 프리프레그(110)와 불소계 필름(130)의 적층체(150)에 적층된 금속박(170)을 포함한다.
상기 금속박(170)은 당업계에 알려진 통상의 금속 또는 합금으로 이루어진 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 이때 상기 금속박이 동박인 경우, 본 발명에 따른 금속적층판(100)을 동박 적층판으로 사용할 수 있다. 바람직하게는 금속박(170)은 동박이다.
상기 동박은 압연법 및 전해법으로 제조되는 모든 동박을 포함한다. 여기서, 동박은 표면이 산화 부식되는 것을 방지하기 위해서, 녹방지 처리되어 있을 수 있다.
상기 금속박(170)은 상기 불소계 필름(130)과 접하는 일면 상에 소정의 표면 조도(Rz)가 형성될 수도 있다. 이때 표면조도(Rz)는 0.5 내지 5.0 ㎛ 범위인 것이 바람직하다. 표면조도가 0.5 ㎛ 미만이면 금속박(170)과 불소계 필름(130)과의 접착성이 불충분하게 된다. 또한 상기 금속박(170)의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 최종물의 두께와 기계적 특성을 고려하여 7 ㎛ 미만인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 3 내지 7 ㎛ 범위일 수 있다. 사용 가능한 동박의 예로는, CFL (TZA_B, HFZ_B), Mitsui (HSVSP, MLS-G), Nikko (RTCHP), Furukawa, ILSIN 등이 있다.
전술한 바에 따라 고내열성 바니시에 함침시켜 반경화된 프리프레그(110); 불소계 필름(130); 및 금속박(170)이 순차적으로 적층된 후 고온 고압으로 일체화되어 형성된 금속적층판(100)은 5 내지 40 범위의 열 팽창계수(CTE)를 가질 수 있다.
또한, 상기 금속적층판(100)에서 불소계 필름(130)에 대한 금속박(170)의 박리 강도(P/S)는 0.8 내지 1.5 kgf/cm 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 전술한 프리프레그 및 불소계 필름을 적층하여 적층체를 형성한 후에, 상기 적층체 상에 상기 금속박을 적층하고 고온 압축 공정으로 성형하여 형성하는 금속박적층판의 제조방법을 포함한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속적층판(100)의 제조방법은 (a) 고내열성 수지 조성물에 유리 섬유를 함침한 후 반경화시켜 프리프레그(110)를 제조하는 단계; (b) 상기 프리프레그(110)의 양면 상에 각각 불소계 필름(130) 및 금속박(170)을 순차적으로 적층한 후 고온 압축 공정을 실시하여 일체화시키는 단계를 포함할 수 있다. 이때 상기 (b)단계의 고온 압축 공정은 270 내지 400℃의 온도에서 10분 내지 3시간 동안 실시하는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 일 실시예는 전술한 코어층, 불소계 필름, 및 금속박으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하여 적층 성형된 인쇄회로기판, 바람직하게는 다층 인쇄회로기판을 포함한다.
본 발명에서 인쇄회로기판이란, 도금 스루홀법이나 빌드업법 등에 의해 1층 이상 적층한 인쇄회로기판을 지칭하며, 당 업계에 알려진 통상의 방법에 의해 제조될 수 있다. 이의 바람직한 일례를 들면, 본 발명에 따른 금속적층판(100)에 구멍을 개구하여 스루홀도금을 행한 후, 도금막을 포함하는 금속박을 에칭 처리하여 회로를 형성함으로써 제조될 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 금속적층판 및 이의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 금속적층판(200)은, 도 1에서 전술한 금속적층판(100)에 비해 코어층의 구성 및 불소계 필름의 적층 방식이 상이하다는 점을 제외하고는 동일하다. 따라서 동일한 구성에 대해서는 명세서의 간결성을 위해 중복 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 일 실시예에서, 섬유 기재를 포함하는 코어(core)층, 상기 코어층의 양면에 적층된 불소계 필름, 및 상기 불소계 필름상에 적층된 금속박을 포함하는 금속적층판을 제공한다.
여기서, 상기 코어층은 섬유 기재를 의미하며, 바람직하게는 유리섬유 (Spread G/F)를 의미한다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 금속적층판(200)의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 금속적층판(200)은 섬유 기재(210), 상기 섬유 기재의 양면에 적층된 불소계 필름(230), 및 상기 불소계 필름상에 적층된 금속박(270)을 포함할 수 있다.
상기 섬유 기재(210)는 임의로 절곡 가능한, 가요성을 갖는 당 업계의 통상적인 무기물 섬유 기재, 유기물 섬유 기재, 또는 이들의 혼합 형태 등을 사용할 수 있다. 사용하는 용도 또는 성능을 기준으로, 전술한 섬유 기재를 선택하면 된다.
본 발명의 다른 일 실시예에서는, 섬유 기재(210)로서 스프레드 유리 섬유(spread G/F)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 스프레드 유리 섬유는 유리 섬유; 및 무기 바인더를 포함할 수 있다.
스프레드 유리 섬유는 통상적으로 사용하는 방법으로 제조될 수 있으며, 예컨대 유리 섬유와 무기 바인더 용액을 교반하여 혼합 용액을 만든 후에, 상기 혼합 용액으로부터 물을 제거하여 추출물을 얻은 다음 상기 추출물을 압축, 건조시키는 방법으로 제조될 수 있다.
여기서, 상기 무기 바인더는 특별히 제한되지는 않지만, 알루미늄을 포함하는 산성 용액(예컨대, 황산 알루미늄)과 염기성 용액(예컨대, 수산화나트륨)을 중화시켜 생성되는 알루미늄 화합물일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 금속적층판(200)은 저유전율 소재로서 상기 섬유 기재(210)의 양면에 적층된 불소계 필름(230)을 포함한다.
구체적으로, 본 발명에서는 전술한 바와 같이 저유전율을 갖는 소재의 우수한 전기적 특성, 높은 내열성이 손상되지 않도록 필름 형태인 불소계 필름(230)으로 사용되며, 사용되는 불소계 필름의 예로는 퍼플루오로 알콕시(PFA) 필름이 바람직하다.
앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에서는 고내열성 수지 조성물에 섬유 기재를 함침시킨 반경화 상태의 프리프레그(110) 상에 불소계 필름(130)을 적층시킴으로써 프리프레그(110)와 불소계 필름(130)의 적층체(150)를 형성한다.
이에 비해, 본 발명의 다른 실시예에서는 섬유 기재(210)의 양면에 불소계 필름(230)을 압축(Press) 공정에 의해 적층함으로써 섬유 기재(210)와 불소계 필름(230)의 적층체(250)를 형성한다.
본 실시예에서, 금속적층판(200)은 상기 섬유 기재(210)와 불소계 필름(230)의 적층체(250)에 적층된 금속박(270)을 포함한다. 이때, 상기 금속박(270)이 상기 적층체(250)에 적층된 후에 고온 압착 공정에 의해 일체화되어 금속적층판(200)이 형성된다.
본 발명의 다른 일 실시예는 전술한 섬유 기재 및 불소계 필름을 순차적으로 적층하여 적층체를 형성한 후에, 금속박을 적층하고 고온 압축 공정으로 성형하여 형성하는 금속적층판의 제조방법을 포함한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 금속적층판(200)의 제조방법은 (a) 섬유 기재(210)의 상하면 상에 각각 불소계 필름(230)을 적층하여 적층체(250)를 준비하는 단계; 및 (b) 적층체의 상하면 상에 각각 금속박(270)을 적층한 후, 고온 압축 공정으로 일체화시키는 단계를 포함할 수 있다. 이때 상기 (b)단계의 고온 압축 공정은 270 내지 400℃의 온도에서 10분 내지 3시간 동안 실시하는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 다른 일 실시예는 상기 섬유 기재, 불소계 필름, 및 금속박으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하여 적층 성형된 인쇄회로기판, 바람직하게는 다층 인쇄회로기판을 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 금속적층판은 본 발명에 따른 코어층, 불소계 필름, 및 금속박으로부터 제조될 수 있다. 이들 금속적층판은 낮은 유전율과 유전 손실을 가질 뿐만 아니라, 낮은 열 팽창계수(CTE) 및 우수한 접착 안정성을 동시에 가짐을 알 수 있었다(하기 표 1 참고). 따라서 본 발명의 금속적층판은 1 GHz 이상의 고주파 신호를 취급하는 이동체 통신기기나 그 기지국 장치, 서버, 라우터 등의 네트워크 관련 전자기기 및 대형 컴퓨터 등의 각종 전기전자 기기에 사용되는 네트워크용 인쇄회로기판의 부품 용도로서 유용하게 사용될 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명하나, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명의 한 형태를 예시하는 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 실험예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[ 실시예 1]
1. 프리프레그의 제조
에폭시 수지 조성으로 고내열성 수지 조성물을 제조하고 수지 바니시를 준비하였다.
상기 준비된 수지 바니시에 1~2㎛ 두께의 유리 섬유를 함침시킨 후, 165℃에서 1~10분간 건조시켜 반경화 상태의 프리프레그를 제조하였다.
2. 동박적층판의 제조
상기 프리프레그의 양면에 50㎛(0.05T) 두께의 퍼플루오로 알콕시(PFA) 필름 (40wt% 실리카)을 적층하여 적층체를 얻었다.
상기 적층체의 양면에 18 ㎛ 두께의 동박을 적층한 후 320℃에서 2.5시간 프레스하여 0.16 mm두께의 동박적층판을 얻었다.
[ 실시예 2]
폴리테트라플루오로 필름(50wt%)을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 동박적층판을 얻었다.
[ 실시예 3]
1. 적층체의 제조
준비된 25 ㎛ 두께의 유리섬유 의 양면에 50 ㎛ 두께의 퍼플루오로 알콕시(PFA)(40wt% 실리카)을 순차적으로 적층하여 적층체를 얻었다.
2. 동박적층판의 제조
상기 적층체의 양면에 18㎛ 두께의 동박을 적층한 후 320℃에서 2.5시간 프레스하여 0.16 mm두께의 동박적층판을 얻었다.
[ 비교예 1]
1. 프리프레그의 제조
준비된 25 ㎛ 두께의 유리 섬유를 폴리테트라플루오로 에멀젼에 3회 이상 함침시킨 후, 165℃에서 3~10분간 건조하여 폴리테트라플루오로 프리프레그를 제조하였다.
2. 동박적층판의 제조
상기 폴리테트라플루오로 프리프레그의 양면에 18 ㎛ 두께의 동박을 적층한 후 350℃에서 24시간이상 프레스하여 0.16 mm두께의 동박적층판을 얻었다.
[ 실험예 ]
불소계 필름 및 동박적층판의 물성
실시예 1~3 및 비교예 1에서 제조된 불소계 필름 및 동박적층판에 대하여 하기 실험을 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[측정 조건]
1. 인장 강도(Tensile Strength, MPa): IPC TM-650 2.4.4/ASTM D3039의 시험 규격에 준하여 UTM 장비를 이용하여 측정하였다.
2. 탄성률(Young Modulus, MPa): IPC TM-650 2.4.4/ASTM D3039의 시험 규격에 준하여 UTM 장비를 이용하여 측정하였다.
3. 연신률(Elong, %): IPC TM-650 2.4.4/ASTM D3039의 시험 규격에 준하여 UTM 장비를 이용하여 측정하였다.
4. 열 팽창계수(CTE, ppm): IPC-650 2.4.41 의 시험 규격에 준하여 TMA (Thermo Mechanical Analyzer) 장비를 이용하여 측정하였다.
5. 박리 강도(P/S, Hoz): IPC TM-650.2.4.8의 시험 규격에 준하여 접착력 측정기로 측정하였다.
6. TGA Ash% (Air): IPC TM-650.2.4.24.6의 시험 규격에 준하여 TGA (Thermogravimetric) 측정하였다.
7. S/F@288: 288℃의 납조에서 5㎝X 5㎝의 크기로 절단한 적층체를 넣은 후, 10분간 외관 변화를 육안으로 확인하였다.
8. 유전율(Dk): IPC TM-650.2.5.5.1의 시험 규격에 준하여 물질 분석기(Material Analyzer)를 이용하여 측정하였다.
9. 유전손실(Df): IPC TM-650.2.5.5.1의 시험 규격에 준하여 물질 분석기를 이용하여 측정하였다.
비교예 실시예 1 실시예 2 실시예 3
충진제 타입 - SC-2500SQ SC-2500SQ SC-2500SQ
필름 외관 양호 양호 이물 양호
성형 외관 양호 양호 이물 양호
인장 강도 (MPa) 40 85 74 86
탄성률 (MPa) 2017 2792 2902 2654
연신률 (%) 10 6 5 6
CTE (x/y, ppm) 27 18 12 17
CTE (z, ppm) 200 35 27 34
P/S (Hoz) 1.3~3.4 1.2 1.05 1.25
TGA Ash% (Air) - 39 48 39
S/F@288 >10분 >10분 >10분 >10분
10Ghz Dk 2.2 2.76 2.85 2.78
Df 0.001 0.0012 0.0014 0.0012
실험 결과, 본 발명의 불소계 필름은 우수한 모듈러스(Modulus) 특성과 치수 안정성 등을 동시에 나타낸다는 것을 알 수 있었다(상기 표 1 참조).
100, 200: 금속 적층판
110: 프리프레그
210: 섬유 기재
130, 230: 불소계 필름
170, 270: 금속박

Claims (15)

  1. 섬유 기재를 포함하는 코어(core)층;
    상기 코어층의 양면에 적층된 불소계 필름; 및
    상기 불소계 필름상에 적층된 금속박을 포함하고, 상기 코어층, 상기 불소계 필름 및 상기 금속박이 일체화된 금속적층판으로서,
    상기 불소계 필름은 불소계 수지와 열팽창계수 개선용 충진제(filler)로 이루어지되, 당해 필름에서 상기 충진제의 함량은 40~70 중량%이며,
    z축 열팽창계수(CTE)가 5 내지 40 ppm인 금속적층판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불소계 필름은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 플루오로화 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 퍼플루오로알콕시 측쇄를 가진 플루오로탄소 중추로 이루어진 군으로부터 선택된 플루오로중합체 필름인 금속적층판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 불소계 필름은 퍼플루오로 알콕시(PFA) 필름인 금속적층판.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 충진제는 실리카(silica), 이산화티타늄(TiO2), 알루미나(Al2O3), 티타늄산칼륨(K2O6TiO2), 산화 바륨(BaO) 중 하나인 금속적층판.
  6. 제1항에 있어서
    상기 코어층은 고내열성 수지 조성물에 섬유 기재를 함침시켜 경화된 수지층을 포함하는 금속적층판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고내열성 수지 조성물은 비스페놀 A(bisphenol A)형 에폭시 수지, 방향족 나프탈렌 에폭시 수지, 비페닐 아르알킬(biphenyl aralkyl)형 에폭시 수지, 이소시아누레이트(isocyanurate) 에폭시 수지, 및 크레졸 노블락(cresol novlac)형 에폭시 수지 중 하나 이상의 고내열성 에폭시 수지를 포함하는 금속적층판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 기재는 스프레드 유리섬유(Spread G/F)인 금속적층판.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스프레드 유리 섬유는 유리 섬유; 및 무기 바인더를 포함하는 금속적층판.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 금속박은 0.5 내지 5.0㎛ 범위의 조도(Rz)를 갖는 동박인 금속적층판.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 금속적층판에서 불소계 필름에 대한 금속박의 박리 강도(P/S)는 0.8 내지 1.2 kgf/cm인 금속적층판.
  13. (a) 고내열성 수지 조성물에 섬유 기재를 함침한 후 반경화시켜 코어층을 제조하는 단계; 및
    (b) 상기 코어층의 상하면 상에 각각 불소계 필름 및 금속박을 순차적으로 적층한 후, 270 내지 400℃의 온도에서 10분 내지 3시간 동안 고온 압축 공정으로 일체화시키는 단계
    를 포함하는 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제10항 및 제12항 중 어느 한 항에 따른 금속적층판의 제조방법.
  14. (a) 코어층의 상하면 상에 각각 불소계 필름을 적층하여 적층체를 형성하는 단계; 및
    (b) 상기 적층체의 상하면 상에 각각 금속박을 적층한 후, 270 내지 400℃의 온도에서 10분 내지 3시간 동안 고온 압축 공정으로 일체화시키는 단계
    를 포함하며, 상기 코어층은 스프레드 유리 섬유를 포함하는 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제10항 및 제12항 중 어느 한 항에 따른 금속적층판의 제조방법.
  15. 삭제
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