KR101966322B1 - 금속 적층판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

금속 적층판 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 의하면, 절연층; 및 절연층의 양면에 형성된 금속층을 포함하고, 일측 절연층의 둘레부에 위치된 더미 영역에 응력 완화 홈을 형성하는 것을 금속 적층판을 제공한다.

Description

금속 적층판 및 그 제조방법{METAL LAYER LAMINATION BOARD AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 응력을 완화시킬 수 있는 금속 적층판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
인쇄회로기판 제조시, 양면에 동박층이 형성된 동박 적층판을 전처리 공정을 전처리한다. 전처리된 동박 적층판을 노광 및 에칭함에 의해 인쇄회로기판이 제조된 있다.
전처리 공정시, 양면에 동박층이 형성된 한 쌍의 동박 적층판을 접착층의 양면에 부착하여 적층 기판을 형성한다. 동박 적층판은 레이저 드릴 가공 또는 CNC 드릴에 의해 비아홀이 형성될 수 있다. 이때, CNC 드릴은 동박층을 오픈하는 공정없이 곧 바로 비아홀을 가공한다. 동박 적층판의 표면과 비아홀에는 전기도금이 수행되어 비아를 형성한다. 비아는 동박 적층판의 양면에 배치된 동박층을 전기적으로 연결한다.
적층 기판에 열을 가하여 접착층으로부터 동박 적층판을 분리한다. 이때, 적층 기판의 양측면에 형성된 동박층과 도금층은 물성이 서로 다르므로, 접착층의 양면에서 동박 적층판을 분리할 때에 열 응력이 작용할 수 있다. 동박 적층판에 열 응력이 작용하면 동박 적층판이 휘어질 수 있다.
동박 적층판이 휘어진 경우 다음 공정이 진행될 때에 동박 적층판이 롤러에 말림에 따라 불량이 발생되고 공정이 중단될 수 있다. 또한, 동박 적층판을 빌드업하여 다층 기판을 제작할 때에 정합 불량이 발생될 수 있다.
일본 특허공개공보 제2007-305963호(2007.01.30 공개)에는 응력 완화층 반도체 소자 탑재용 기판 및 그 제조방법이 개시된다. 상기 기판은 동박과 프리프레그의 사이에 응력 완화층을 형성한다. 응력 완화층은 에폭시 수지, 고분자 성분, 에폭시 수지 경화제 및 경화 촉진제를 포함한 수지 조성물로 이루어진다.
본 발명의 실시예는, 응력을 완화시킬 수 있는 금속 적층판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 절연층; 및 절연층의 양면에 형성된 금속층을 포함하고, 일측 절연층둘레부에 위치된 더미 영역에 응력 완화 홈을 형성하는 것을 금속 적층판을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 양면에 금속층이 형성된 금속 적층판을 접착층의 양면에 부착하여 적층 기판을 형성하는 단계; 상기 금속 적층판의 둘레부에 위치된 더미 영역에 응력 완화 홈을 형성하는 단계; 외측의 금속층을 연마하는 단계; 상기 연마된 금속층에 도금층을 형성하는 단계; 및 상기 접착층에서 금속 적층판을 분리하는 단계를 포함하는 금속 적층판의 제조방법을 제공한다.
상기 응력 완화 홈은 라운드진 형태 또는 다각형 형태로 형성될 수 있다.
상기 연마된 금속층과 도금층의 두께는 상기 금속 적층판의 타측 금속층의 두께와 동일하게 형성될 수 있다.
상기 금속층과 도금층은 동일한 재질일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 금속 적층판의 더미 영역에 응력 완호 홈을 형성하여 금속 적층판의 응력을 완화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 금속 적층판이 접착층에 접착되어 형성된 적층 기판의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 적층 기판을 도시한 평면도이다.
도 3 내지 도 10은 금속 적층판의 제조 공정을 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 적층 기판의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 금속 적층판이 접착층에 의해 접착되어 형성된 적층 기판의 일 실시예를 도시한 단면도이고, 도 2는 적층 기판을 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 적층 기판(1)은 금속 적층판(10)과 접착층(20)을 포함할 수 있다. 금속 적층판(10)은 절연층(11)의 양면에 금속층(13,15)이 형성된다. 절연층(11)은 프리프레그(prepreg) 또는 유기 절연층(organic insulating layer)일 수 있다. 금속층(13,15)은 동박층일 수 있다.
한 쌍의 금속 적층판(10)의 타측 금속층(13)은 접착층(20)의 양면에 부착될 수 있다. 한 쌍의 금속 적층판(10)이 접착층(20)의 양면에 부착되어 적층 기판(1)을 이루므로, 적층 기판(1)의 강성이 현저히 향상될 수 있다. 적층 기판(1)이 가공될 때에 적층 기판(1)이 휘는 것을 방지할 수 있다.
각 금속 적층판(10)에서 일측 금속층(15)의 둘레부에 위치된 더미 영역(30)에 응력 완화 홈(40)을 형성할 수 있다. 응력 완화 홈(40)은 라운드진 형태 또는 다각 형태로 형성될 수 있다. 응력 완화 홈(40)은 적층 기판(1)의 둘레부의 직선 구간을 불연속적으로 형성한다. 이러한 응력 완화홈은 2.5~10mm의 직경을 갖도록 형성될 수 있다.
일측 금속층(15)은 일정 두께(T2)로 연마된다. 이때, 일측 금속층(15)은 화학적인 연마 또는 기계적인 연마에 의해 표면이 매끄럽게 될 수 있다. 화학적 연마는 과산화수소와 황산으로 이루어진 용액 또는 과황산나트륨과 황산으로 이루어진 용액에 의해 수행될 수 있다. 기계적 연마는 연마 브러시를 이용하거나 연마 입자를 분사하여 수행할 수 있다.
또한, 금속 적층판(10)이 접착층(20)의 양면에 부착되므로, 일측 금속층(15)의 표면을 연마할 때에 적층 기판(1)이 휘는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 일측 금속층(15)의 표면이 보다 매끄럽게 연마될 수 있고 연마 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
연마된 금속층(15)의 표면에는 도금층(17)을 형성한다. 도금층(17)은 금속층(15)과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 금속층(15)과 도금층(17)이 동일한 재질로 형성되므로, 금속층(15)과 도금층(17)의 밀착력이 향상될 수 있다.
일측 금속층(15)과 도금층(17)의 두께(T2+T3)는 타측 금속층(13)의 두께(T1)와 동일하게 형성될 수 있다. 따라서, 금속 적층판(10)의 양측이 금속층(13,15)의 두께 차이로 인하여 응력이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
적층 기판(1)은 연마된 금속층(15)에 도금층(17)이 형성된 후 냉각될 수 있다. 이때, 적층 기판(1)의 중심부와 둘레부는 냉각 속도가 다르게 나타난다. 또한, 둘레부의 모서리와 둘레부의 중앙 부분의 냉각 속도가 다르게 나타난다. 즉, 냉각 속도는 둘레부의 모서리, 둘레부의 중앙 부분, 적층 기판(1)의 중심부 순으로 빠르게 나타난다.
이때, 외측에 배치된 일측 금속층(15)의 둘레부에 응력 완화 홈(40)이 배치되므로, 응력 완화 홈(40)은 둘레부의 직선 구간이 불연속적으로 형성되게 한다. 따라서, 둘레부의 모서리부가 냉각되더라도 둘레부의 중심에서 작용하는 수축 응력을 현저히 완화시킬 수 있다.
또한, 적층 기판(1)의 중앙부가 둘레부도다 늦게 냉각되므로, 적층 기판(1)의 중앙부가 냉각되면서 둘레부를 중앙으로 잡아당기는 수축 응력을 작용할 수 있다. 이때, 응력 완화 홈(40)은 둘레부에서 수축 응력이 집중되는 노치(notch)로 기능함과 아울러 직선 구간의 불연속 영역으로 작용할 수 있다. 따라서, 일측 금속층(15)의 둘레부에 응력이 작용하는 것을 완화시킬 수 있다.
금속 적층판(10)은 일측 금속층(15)의 표면 처리가 끝난 후 접착층(20)으로부터 분리된다. 이때, 적층 기판(1)이 가열되면 접착층(20)이 다공성으로 변화되거나 또는 접착층(20)이 연화되어 금속 적층판(10)이 분리될 수 있다.
금속 적층판(10)의 일측에는 연마된 금속층(15)과 도금층(17)이 배치되고, 금속 적층판(10)의 타측에는 금속층(13)만이 배치된다. 이때, 도금층(17)은 금속층(15)과 동일한 재질이지만 별도의 전기 도금에 의해 형성되므로, 도금층(17)의 물성은 금속층(13,15)의 물성과 약간 다르다.
금속 적층판(10)은 분리된 후 냉각된다. 이때, 금속 적층판(10)의 중심부와 둘레부의 냉각속도에 차이가 발생될 수 있다. 즉, 금속 적층판(10)의 중심부와 둘레부는 냉각 속도가 다르게 나타난다. 또한, 둘레부의 모서리와 둘레부의 중앙 부분의 냉각 속도가 다르게 나타난다. 다시 말해, 냉각 속도는 둘레부의 모서리, 둘레부의 중앙 부분, 적층 기판(1)의 중심부 순으로 빠르게 나타난다.
이때, 금속 적층판(10)의 둘레부에 응력 완화 홈(40)이 배치되므로, 응력 완화 홈(40)은 둘레부의 직선 구간이 불연속적으로 형성되게 한다. 따라서, 둘레부의 모서리부가 냉각되더라도 둘레부의 중심에서 작용하는 수축 응력을 현저히 완화시킬 수 있다.
또한, 응력 완화 홈(40)은 둘레부의 직선 구간을 불연속적으로 형성하므로, 일측의 금속층(15)과 도금층(17)의 물성이 타측의 금속층(13)의 물성과 다르더라도 수축 응력을 완화시킬 수 있다. 따라서, 금속 적층판(10)의 일측과 타측의 물성이 다르더라도, 금속 적층판(10)의 둘레부가 휘어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 금속 적층판(10)의 중앙부가 둘레부보다 늦게 냉각되므로, 금속 적층판(10)의 중앙부가 냉각되면서 둘레부를 중앙으로 잡아당기는 수축 응력을 작용할 수 있다. 이때, 응력 완화 홈(40)은 둘레부에서 수축 응력이 집중되는 노치(notch)와 불연속 구간으로 기능할 수 있다. 따라서, 적층 기판(1)의 둘레부에 응력이 작용하는 것을 완화시킬 수 있다. 또한, 일측의 금속층(15)과 도금층(17)의 물성이 타측의 금속층(13)의 물성과 다르더라도, 금속 적층판(10)의 중심부와 둘레부 사이의 변형을 방지할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 적층 기판의 제조방법에 관해 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 10은 적층 기판의 제조 공정을 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 절연층(11)의 양면에 금속층(13,15)이 형성된 금속 적층판(10)과, 접착층(20)을 준비한다. 절연층(11)에 형성된 금속층(13,15)은 동일한 두께를 가질 수 있다.
한 쌍의 금속 적층판(10)을 접착층(20)의 양면에 부착한다. 이때, 금속 적층판(10)의 타측 금속층(13)은 접착층(20)에 부착되고, 금속 적층판(10)의 일측 금속층(15)은 외측에 배치된다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 금속 적층판(10)의 둘레부에 위치된 더미 영역(30)에 응력 완화 홈(40)을 형성한다. 예를 들면, 금속 적층판(10)의 일측 금속층(13,15)에 에칭레지스트(16)를 형성한다. 에칭레지스트(16)의 둘레부의 중앙에는 응력 완화홈(40)이 형성될 영역에 도 2와 같이 홈을 형성한다. 금속 적층판(10)이 에칭액에 의해 에칭됨에 따라 도 6과 같이 응력 완화홈(40)이 형성된다. 이어, 에칭레지스트(16)를 제거하여 도 7과 같이 일측 금속층(13,15)의 더미 영역의 모서리 중앙에 응력 완화홈(40)이 형성되도록 한다.
응력 완화 홈(40)은 라운드진 형태 또는 다각 형태로 형성될 수 있다. 응력 완화 홈(40)은 금속 적층판(10)의 둘레부에 형성되여, 금속 적층판(10)의 둘레부의 직선 구간을 불연속적으로 형성한다.
도 8을 참조하면, 금속 적층판(10)의 외측의 금속층(15)을 연마한다. 연마된 금속층(15)의 두께(T2)은 타측 금속층(13)의 두께(T1)에 비해 얇아진다. 이때, 금속 적층판(10)이 접착층(20)의 양면에 부착되므로, 외측 금속층(15)의 표면을 연마할 때에 적층 기판(1)이 휘는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 외측 금속층(15)의 표면이 보다 매끄럽게 연마될 수 있고 연마 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 9를 참조하면, 연마된 외측 금속층(15)에 도금층(17)을 형성한다. 도금층(17)은 금속층(15)과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 금속층(15)과 도금층(17)이 동일한 재질로 형성되므로, 금속층(15)과 도금층(17)의 밀착력이 향상될 수 있다.
외측 금속층(15)과 도금층(17)의 두께(T2+T3)는 타측 금속층(13)의 두께(T1)와 동일하게 형성될 수 있다. 따라서, 금속 적층판(10)의 양측이 금속층(13,15)의 두께 차이로 인하여 응력이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
적층 기판(1)은 연마된 금속층(15)에 도금층(17)이 형성된 후 냉각될 수 있다. 이때, 적층 기판(1)의 중심부와 둘레부는 냉각 속도가 다르게 나타난다. 또한, 둘레부의 모서리와 둘레부의 중앙 부분의 냉각 속도가 다르게 나타난다. 즉, 냉각 속도는 둘레부의 모서리, 둘레부의 중앙 부분, 적층 기판(1)의 중심부 순으로 빠르게 나타난다.
이때, 적층 기판(1)의 둘레부에 응력 완화 홈(40)이 배치되므로, 응력 완화 홈(40)은 둘레부의 직선 구간이 불연속적으로 형성되게 한다. 따라서, 둘레부의 모서리부가 냉각되더라도 둘레부의 중심에서 작용하는 수축 응력을 현저히 완화시킬 수 있다.
또한, 적층 기판(1)의 중앙부가 둘레부도다 늦게 냉각되므로, 적층 기판(1)의 중앙부가 냉각되면서 둘레부를 중앙으로 잡아당기는 수축 응력을 작용할 수 있다. 이때, 응력 완호 홈은 둘레부에서 수축 응력이 집중되는 노치(notch)와 불연속 영역으로 기능할 수 있다. 따라서, 적층 기판(1)의 둘레부에 응력이 작용하는 것을 완화시킬 수 있다.
도 10을 참조하면, 적층 기판(1)은 금속 적층판(10)의 표면 처리가 끝난 후 접착층(20)으로부터 분리된다. 이때, 적층 기판(1)이 가열되면 접착층(20)이 다공성으로 변형되거나 또는 접착층(20)이 연화되어 금속 적층판(10)이 분리될 수 있다.
금속 적층판(10)의 일측에는 연마된 금속층(15)과 도금층(17)이 배치되고, 금속 적층판(10)의 타측에는 금속층(13)만이 배치된다. 이때, 도금층(17)은 금속층(15)과 동일한 재질이지만 별도의 전기 도금에 의해 형성되므로, 도금층(17)의 물성은 금속층(13,15)의 물성과 약간 다르다.
금속 적층판(10)은 분리된 후 냉각된다. 이때, 금속 적층판(10)의 중심부와 둘레부의 냉각속도에 차이가 발생될 수 있다. 금속 적층판(10)의 냉각 속도는 둘레부의 모서리, 둘레부의 중앙 부분, 적층 기판(1)의 중심부 순으로 빠르게 나타난다.
이때, 금속 적층판(10)의 둘레부에 응력 완화 홈(40)이 배치되므로, 응력 완화 홈(40)은 둘레부의 직선 구간이 불연속적으로 형성되게 한다. 따라서, 둘레부의 모서리부가 냉각되더라도 둘레부의 중심에서 작용하는 수축 응력을 현저히 완화시킬 수 있다.
또한, 응력 완화 홈(40)은 둘레부의 직선 구간을 불연속적으로 형성하므로, 일측의 금속층(15)과 도금층(17)의 물성이 타측의 금속층(13)의 물성과 다르더라도 응력을 완화시킬 수 있다. 따라서, 금속 적층판(10)의 일측과 타측의 물성이 다르더라도, 금속 적층판(10)의 둘레부가 휘어지는 것을 방지할 수 있다.
금속 적층판(10)의 중앙부는 둘레부도다 늦게 냉각되므로, 금속 적층판(10)의 중앙부가 냉각되면서 둘레부를 중앙으로 잡아당기는 수축 응력을 작용할 수 있다. 이때, 응력 완화 홈(40)은 둘레부에서 수축 응력이 집중되는 노치(notch)와 불연속 영역으로 기능할 수 있다. 따라서, 적층 기판(1)의 둘레부에 응력이 작용하는 것을 완화시킬 수 있다. 또한, 일측의 금속층(15)과 도금층(17)의 물성이 타측의 금속층(13)의 물성과 다르더라도, 금속 적층판(10)의 중심부와 둘레부 사이의 응력을 완화할 수 있다. 또한, 금속 적층판(10)의 둘레부에서 응력 완화부(40)가 형성되지 않은 부분에는 수축 응력이 현저히 감소된다. 따라서, 금속 적층판(10)이 휘는 것을 방지할 수 있다.
접착층(20)에서 분리된 금속 적층판(10)은 후속 공정으로 이송된 후 회로패턴(미도시)을 형성하기 위해 적층될 수 있다. 이때, 금속 적층판(10)은 고온으로 가열 가압됨에 의해 적층된다. 적층된 금속 적층판(10)에는 CNC 드릴이나 레이저 드릴에 의해 비아홀(미도시)이 형성된다. 비아홀과 금속층에는 도금이 수행되어 비아(미도시)를 형성할 수 있다. 금속 적층판(10)에 비아홀을 형성하고 회로패턴을 형성할 때에 금속 적층판(10)은 가열될 수 있다. 이때, 금속 적층판(10)의 양측 금속층(13,15)의 물성이 다르더라도 응력 완화홈(40)의 작용에 의해 금속 적층판(40)이 휘는 것을 방지할 수 있다.
금속 적층판(10)의 금속층(13,15)에 회로패턴이 형성된 후 냉각된다. 금속 적층판(10)이 냉각됨에 의해 상기와 같이 금속층(13,15)의 영역 별로 냉각 속도차가 발생된다. 이때, 응력 완화홈(40)은 최외측 금속층(13)의 둘레부의 직선 구간을 불연속적으로 형성하므로, 수축 응력이 금속층(13)에 작용하는 것을 완화시킬 수 있다.
또한, 회로패턴이 솔더에 의해 접속되거나 플립칩 본딩을 위해 리플로우 공정이 진행될 수 있다. 리플로우 공정후 금속 적층판(10)이 냉각될 때에 수축 응력이 완화될 수 있도록 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1: 적층 기판 10: 금속 적층판
11: 절연층 13,15: 금속층
17: 도금층 20: 접착층
30: 더미 영역 40: 응력 완화 홈

Claims (8)

  1. 절연층;
    절연층의 일면에 형성된 제1 금속층; 및
    상기 절연층의 타면에 형성된 제2 금속층을 포함하고,
    상기 제1 금속층에는 상기 제1 금속층의 상하면 및 측면으로 개방되도록 형성되는 응력 완화 홈이 형성되고,
    상기 제1 금속층의 외측 표면에 형성되는 도금층을 더 포함하고,
    상기 도금층이 접촉되는 상기 제1 금속층의 표면은 연마된 면이고,
    상기 도금층은 상기 응력 완화 홈의 내측면에는 형성되지 않는 금속 적층판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 응력 완화 홈은 라운드진 형태 또는 다각형 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 적층판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 금속층과 상기 도금층의 두께 합은 상기 제2 금속층의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 금속 적층판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 금속층과 상기 도금층은 동일한 재질인 것을 특징으로 하는 금속 적층판.
  5. 각각의 양면에 금속층이 형성된 한 쌍의 금속 적층판을 접착층의 양면에 부착하여 적층 기판을 형성하는 단계;
    상기 적층 기판의 최외측에 위치하는 금속층에 상기 금속층의 상하면 및 측면으로 개방되는 응력 완화 홈을 형성하는 단계;
    상기 응력 완화 홈이 형성된 상기 금속층의 외측 표면을 연마하는 단계;
    상기 연마된 금속층의 연마된 면에 도금층을 형성하는 단계; 및
    상기 접착층에서 한 쌍의 금속 적층판을 분리하는 단계를 포함하고,
    상기 도금층은 상기 응력 완화 홈의 내측면에는 형성되지 않는 금속 적층판의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 응력 완화 홈은 라운드진 형태 또는 다각형 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 적층판의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 연마된 금속층과 상기 도금층의 두께 합은 상기 적층 기판에서 상기 접착층과 접하는 금속층의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 금속 적층판의 제조방법.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속층과 상기 도금층은 동일한 재질인 것을 특징으로 하는 금속 적층판의 제조방법.
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