KR101975446B1 - 인쇄회로기판용 프리프레그, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 인쇄회로기판 - Google Patents

인쇄회로기판용 프리프레그, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 인쇄회로기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판용 프리프레그, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 인쇄회로기판을 제공한다. 구체적으로는, 본 발명에 따른 인쇄회로기판용 프리프레그, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 인쇄회로기판에 있어서, 절연조성물을 두 개의 캐리어필름에 각각 코팅시켜 절연층을 형성한 다음, 건조하여 제1캐리어기판 및 제2캐리어기판을 형성시키는 단계, 상기 제1캐리어기판 및 상기 제2캐리어기판의 절연층 사이에 유리섬유를 배치시켜 제1 캐리어기판과 상기 제2 캐리어기판을 합착시킨 적층기판을 형성하는 단계, 상기 적층기판을 가압하는 단계 및 상기 가압된 적층기판에서 상기 캐리어필름을 제거하는 단계를 포함한다.
이를 이용하여 인쇄회로기판용 프리프레그을 박판으로 제조할 수 있고, 상기 프리프레그의 두께를 원하는 두께로 제조하거나 두께를 균일하게 유지할 수 있어 두께 품질의 안정화를 기할 수 있으며, 열팽창계수 특성의 향상을 나타내는 효과가 있다.

Description

인쇄회로기판용 프리프레그, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 인쇄회로기판{Prepreg for printed circuit board, manufacturing method thereof and printed circuit board}
본 발명은 인쇄회로기판용 프리프레그, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 인쇄회로기판에 관한 것이다.
전자기기의 발전에 따라 인쇄회로기판의 저중량화, 박판화, 소형화가 날로 진행되고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위해서는 인쇄회로기판의 배선이 더욱 복잡하고, 고밀도화 되어간다. 이와 같이 기판에서 요구되는 전기적, 열적, 기계적 특성은 더욱 중요한 요소로 작용 되고 있다.
특히, 전자기기의 소형화, 고성능화가 되어가면서 다층 인쇄회로기판에 있어서도 고밀도화, 고기능화, 소형화 및 박막화 등이 요구됨에 따라, 다양한 전자부품을 실장하는 인쇄회로기판 또한 박판화 및 고집적화에 따라 점차 미세패턴화 되는 추세이다.
인쇄회로기판의 구성은 주로 회로배선 역할을 하는 구리와 층간 절연역할을 하는 고분자로 이루어져 있다. 구리에 비해, 절연층을 구성하는 고분자는 열팽창계수, 유리전이온도, 두께 균일성 등 여러 특성이 요구되며 특히 절연 두께를 보다 얇게 제작할 수 있어야 한다.
그러나 회로기판을 박형화할수록 기판두께 품질이 불안정하여 열팽창계수, 유전상수, 유전손실 등 특성이 저하되고, 부품 실장 시 휘어짐 현상 및 고주파 영역에서의 신호전송 불량을 일으킬 수 있다. 또한, 종래방식의 함침법에 따른 프리프레그의 제작은 프리프레그의 박형화에 한계가 있고, 두께를 일정하게 유지하지 못하는 문제점이 있으며, 비대칭 프리프레그 제조가 불가능한 단점이 있다.
이에 본 발명은 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법에 있어서, 상기 인쇄회로기판용 프리프레그의 두께조절 및 박형화가 가능하고, 열팽창계수의 특성이 향상을 나타냄을 확인하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.
따라서, 본 발명의 하나의 관점은 상기 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법을 이용하여 유리섬유의 함침 위치를 조절할 수 있는 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 상기 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법을 이용하여 박형화가 가능하면서 열팽창계수의 특성이 향상된 인쇄회로기판용 프리프레그를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 프리프레를 이용하여 열팽창계수 특성이 향상된 인쇄회로기판를 제공하는데 있다.
상기 하나의 관점을 달성하기 위한 본 발명에 구체 예에 따른 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법 (이하 "제1 발명"이라 함)은: 절연조성물을 두 개의 캐리어필름에 각각 코팅시켜 절연층을 형성한 다음, 건조하여 제1캐리어기판 및 제2캐리어기판을 형성시키는 단계, 상기 제1캐리어기판 및 상기 제2캐리어기판의 절연층 사이에 유리섬유를 배치시켜 제1 캐리어기판과 상기 제2 캐리어기판을 합착시킨 적층기판을 형성하는 단계, 상기 적층기판을 가압하는 단계 및 상기 가압된 적층기판에서 상기 캐리어필름을 제거하는 단계를 포함한다.
제1 발명에 있어서, 상기 절연조성물은 비스말레이미드, 4-관능기의 비스페놀 F계 에폭시 수지 및 액정 올리고머를 포함한다.
제1 발명에 있어서, 상기 절연조성물은 10 내지 30 중량%의 액정 올리고머, 5 내지 20 중량%의 비스말레이미드, 5 내지 20 중량%의 4-관능기의 비스페놀 F계 에폭시 수지를 포함한다.
제1 발명에 있어서, 상기 액정 올리고머는 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure 112013091654441-pat00001
여기서, a는 13 ∼ 26의 정수, b는 13 ∼ 26의 정수, c는 9 ∼ 21의 정수, d는 10 ∼ 30의 정수, 및 e는 10 ∼ 30의 정수이다.
제1 발명에 있어서, 상기 4-관능기의 비스페놀 F계 에폭시 수지는 하기 화학시 2로 표시되는 N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-메틸렌비스벤젠아민 (N,N,N',N'-Tetraglycidyl-4,4'-methylene bisbenzenamine)이다.
[화학식 2]
Figure 112013091654441-pat00002
제1 발명에 있어서, 상기 비스말레이미드 수지는 하기 화학식 3으로 표시되는 페닐 메탄 말레이미드 올리고머이다.
[화학식 3]
Figure 112018108791234-pat00018
여기서, n은 1 또는 2의 정수이다.
제1 발명에 있어서, 상기 절연조성물은 무기필러, 경화제, 경화촉진제 및 개시제를 더욱 포함한다.
제1 발명에 있어서, 상기 무기필러는 절연조성물 100 중량%에 대하여 50 내지 80중량%로 포함하고, 실리카 (SiO2), 알루미나 (Al2O3), 탄화규소 (SiC), 황산바륨 (BaSO4), 탈크, 운모가루, 수산화알루미늄 (AlOH3), 수산화마그네슘 (Mg(OH)2), 탄산칼슘 (CaCO3), 탄산마그네슘 (MgCO3), 산화마그네슘 (MgO), 질화붕소 (BN), 붕산알루미늄 (AlBO3), 티탄산바륨 (BaTiO3), 지르콘산칼슘 (CaZrO3) 및 이들의 조합 중 하나이다.
제1 발명에 있어서, 상기 경화제는 수지 조성물 100 중량%에 대하여 0.05 내지 0.2 중량%로 포함되고, 아민계 경화제, 산무수물계 경화제, 폴리아민 경화제, 폴리설파이드 경화제, 페놀 노볼락형 경화제, 비스페놀 A형 경화제 및 디시안디아미드 경화제로부터 하나 이상 선택된다.
제1 발명에 있어서, 상기 액정 올리고머는 수평균 분자량이 3000 내지 6000이다.
제1 발명에 있어서, 상기 캐리어필름은 테프론, 폴리이미드, PET 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나이다.
제1 발명에 있어서, 상기 제1절연층 및 상기 제2절연층은 상기 캐리어 필름 상에 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 그라비아 코팅 중 어느 선택된 하나로 2회 이상 반복하여 형성한다.
제1 발명에 있어서, 상기 절연조성물을 건조하는 단계는 10 내지 150 ℃에서 3분 내지 180분 동안 건조시킨다.
제1 발명에 있어서, 상기 제1캐리어기판에 형성되는 제1절연층, 상기 제2캐리어기판에 형성되는 제2절연층, 상기 제1절연층과 상기 제2절연층은 동일한 두께 또는 서로 다른 두께로 형성시킨다.
제1 발명에 있어서, 상기 유리섬유는 E-글래스, T- 글래스, U-글래스, 석영 (quarts)섬유 직조물 및 아라미드 (aramid)섬유 직조물로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된다.
제1 발명에 있어서, 상기 적층기판을 가압하는 단계는, 상기 적층기판을 10-5 내지 10 torr, 10℃ 내지 250℃에서 10초 내지 5시간 동안 가압시킨다.
제1 발명에 있어서, 상기 적층기판을 가압하는 단계는, 배치 (Batch)식 방법, 롤 프레스 방법 중 어느 하나로 실시한다.
제1 발명에 있어서, 상기 적층기판을 가압하는 단계는, 상기 적층기판을 0.1 MPa 내지 50 MPa의 면압으로 가압시킨다.
제1 발명에 있어서, 상기 적층기판을 가압하는 단계는, 상기 적층기판을 1 내지 500kgf/cm의 선압으로 가압시킨다.
본 발명의 다른 관점을 달성하기 위한 인쇄회로기판용 프리프레그 (이하 "제2 발명"으로 함)는 제1 발명으로 제조된다.
제2 발명에 있어서, 상기 프리프레그의 두께는 10 내지 200㎛으로 형성된다.
제2 발명에 있어서, 상기 프리프레그의 열팽창 계수은 9 내지 12ppm/℃ 이다.
본 발명의 또 다른 관점을 달성하기 위한 인쇄회로기판(이하 "제3 발명"으로 함)은 제2 발명으로 제조된 프리프레그의 절연층 상에 형성되는 빌드업층을 포함한다.
본 발명의 구체 예에 따른 인쇄회로기판용 프리프레그, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 인쇄회로기판은 인쇄회로기판용 프리프레그을 박판으로 제조할 수 있고, 상기 프리프레그의 두께를 원하는 두께로 제조하거나 두께를 균일하게 유지할 수 있어 두께 품질의 안정화를 기할 수 있으며, 열팽창계수 특성의 향상을 나타내는 효과가 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부 도면에 따른 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 대표적인 구체 예에 따른 인쇄회기판용 프리프레그의 제조방법의 순서도이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 예시적인 구체 예에 따른 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법을 도시한 공정도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 다른 구체 예에 따른 프리프레그를 포함하는 인쇄회로기판을 도시한 단면도이다.
본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예의 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 대표적인 구체 예에 따른 인쇄회기판용 프리프레그의 제조방법의 순서도이고, 도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 예시적인 구체 예에 따른 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법을 도시한 공정도이다.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 절연조성물을 두 개의 캐리어필름 (150)에 각각 코팅시켜 절연층 (110)을 형성하고, 캐리어필름 (150)에 절연조성물을 건조시켜 절연층 (110)을 구비한 캐리어기판 (10)을 형성할 수 있다.
여기서 절연 조성물은 비스말레이미드, 4-관능기의 비스페놀 F계 에폭시 수지 및 액정 올리고머를 포함한다. 구체적으로 상기 절연조성물은 10 내지 30 중량%의 액정 올리고머, 5 내지 20 중량%의 비스말레이미드, 5 내지 20 중량%의 4-관능기의 비스페놀 F계 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
상기 액정 올리고머는 하기 화학식 1로 표시되는 하이드록시 그룹이 양 말단에 도입된 액정 올리고머를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112013091654441-pat00004
여기서, a는 13 ∼ 26의 정수, b는 13 ∼ 26의 정수, c는 9 ∼ 21의 정수, d는 10 ∼ 30의 정수, 및 e는 10 ∼ 30의 정수이다.
본 발명의 상기 액정 올리고머의 사용량은 특별히 제한되지는 않으나, 10 내지 30 중량%를 사용하는 것이 적당할 수 있으며, 10 중량% 미만이면 열팽창계수의 감소 및 유리전이온도의 향상이 미미해 지는 경향이 있으며, 30 중량%를 초과하면 기계적 물성이 저하되는 경향이 있다.
상기 액정 올리고머의 수평균 분자량은 2500 내지 6500 g/mol이 바람직하며, 3000 내지 5500 g/mol이 더욱 바람직하며, 3500 내지 5000 g/mol이 가장 바람직하다. 상기 액정 올리고머의 수평균 분자량이 2500 g/mol 미만이면 기계적 물성이 저하되는 취약한 문제점이 생길 수 있으며, 6500 g/mol을 초과하면 용해도가 저하되는 문제점이 생길 수도 있다.
상기 액정 올리고머의 점도는 500 내지 1500 cps가 바람직하며, 800 내지 1000 cps가 가장 바람직하다. 상기 액정 올리고머의 수평균 분자량이 500cps 미만이면, 취급이 용이하지 못하고, 1500cps를 초과하면, 성형성이 저하되는 문제점이 생길 수 있다.
그리고, 본 발명의 예시적인 구체 예에 따른 상기 절연조성물은 상기 4-관능기의 비스페놀 F계 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 상기 에폭시 수지는 하기 화학시 2로 표시되는 4개의 관능기가 도입된 N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-메틸렌비스벤젠아민 (N,N,N',N'-Tetraglycidyl-4,4'-methylene bisbenzenamine)이다.
[화학식 2]
Figure 112013091654441-pat00005
상기 화학식 2로 표시되는 에폭시계 수지는 4개의 관능기가 도입된 N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-메틸렌비스벤젠아민 (N,N,N',N'-Tetraglycidyl-4,4'-methylene bisbenzenamine)이다.
본 발명의 상기 화학식 2로 표시되는 에폭시계 수지의 사용량은 특별히 제한되지는 않으나, 5 내지 20 중량%를 사용하는 것이 적당할 수 있으며, 5 중량% 미만이면 열팽창계수의 감소의 향상이 미미해 지는 경향이 있으며, 20 중량%를 초과하면 기계적 물성이 저하되는 경향이 있다. 그리고 에폭시계 수지는 점도가 20000cps 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기 액정 올리고머와 에폭시계 수지가 일정 배합 비율로 디시안디아미드 (Dicyandiamide)와 함께 N,N'-디메틸아세트아미드 (DMAc)에 배합되어 조성물이 형성된다. 이 조성물에서 하이드록시 그룹이 도입된 액정 올리고머와 경화 반응시키기 위하여 에폭시계 수지 N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-메틸렌비스벤젠아민 (N,N,N',N'-Tetraglycidyl-4,4'-methylenebisbenzenamine)을 첨가하여 열경화시키게 되는데, 이때 다관능성 에폭시 수지를 반응시키면서 생성되는 하이드록시 그룹과 에폭시계 수지 분자사슬의 유연성 (flexibility) 때문에 회로기판 재료특성에서 중요한 열팽창계수 (Coefficient of thermal expansion, CTE)를 낮출 수 있다.
본 발명에 예시적인 구체 예에 따른 절연조성물은 상기 절연조성물 내의 내열성 향상을 위해서 비스말레이미드 수지를 포함할 수 있다. 상기 비스말레이미드 수지는 하기 화학식 3으로 표시되는 페닐 메탄 말레이미드 올리고머 (oligomer of phenyl methane maleimide)이다.
[화학식 3]
Figure 112018108791234-pat00019
여기서, n은 1 또는 2의 정수이다.
본 발명의 상기 페닐 메탄 말레이미드 올리고머의 사용량은 특별히 제한되지는 않으나, 5 내지 20 중량%가 바람직하며, 5 중량% 미만이면 유리전이온도의 향상 효과가 없을 수 있고, 20 중량%를 초과하면 취성이 강해져서 제품으로 제조하기가 어려워질 수도 있다.
상기 페닐 메탄 말레이미드 올리고머는 절연조성물 내에서 액정 올리고머 및 4-관능기의 비스페놀 에폭시 수지와 네트워크를 구성하고, 시너지 (synergy) 효과를 발휘하여 열적 특성이 향상될 수 있다. 이와 같이, 절연조성물은 솔벤트를 혼합시켜 바니쉬를 형성할 수 있는데 상기 바니쉬의 점도는 1000 내지 2000 cps로 형성할 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 상기 절연조성물은 무기필러, 경화제, 경화촉진제 및 개시제를 더욱 포함할 수 있다.
상기 무기필러는 열팽창계수를 낮추기 위하여 상기 절연조성물 내에 포함할 수 있으며, 상기 수지 조성물에 대한 함유 비율은 수지 조성물의 용도 등을 고려하여 요구되는 특성에 따라 다르지만, 절연조성물의 100 중량%에 대하여 50 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 상기 무기필러가 50 중량% 미만이면 열팽창계수가 증가하는 경향이 있으며, 80 중량%를 초과하면 접착 강도가 저하되는 경향이 있다.
본 발명에 사용되는 무기필러는 실리카 (SiO2) , 알루미나 (Al2O3), 황산바륨 (BaSO4), 탈크, 운모가루, 수산화알루미늄 (AlOH3), 수산화마그네슘 (Mg(OH)2), 탄산칼슘 (CaCO3), 탄산마그네슘 (MgCO3), 산화마그네슘 (MgO), 질화붕소 (BN), 붕산알루미늄 (AlBO3), 티탄산바륨 (BaTiO3) 및 지르콘산칼슘 (CaZrO3) 등을 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 여기서 절연조성물은 무기필러를 함유할 경우, 바니쉬의 점도가 700 내지 1500 cps로 형성할 수 있다.
그리고 상기 경화제는 수지 조성물 100 중량%에 대하여 0.05 내지 0.2 중량%로 포함되고, 아민계 경화제, 산무수물계 경화제, 폴리아민 경화제, 폴리설파이드 경화제, 페놀 노볼락형 경화제, 비스페놀 A형 경화제 및 디시안디아미드 경화제로부터 하나 이상 선택된다.
다시 도 1 및 도 2a를 참조하면, 상기와 같이 제조된 절연조성물을 캐리어필름 (150) 상에 코팅한다. 여기서 캐리어필름 (150)은 테프론, 폴리이미드, PET 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나로 형성할 수 있다. 이때, 캐리어필름 (150) 상에 절연조성물을 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 그라비아 코팅 중 어느 선택된 하나로 2회 이상 반복하여 형성할 수 있다.
이처럼, 캐리어필름 (150) 상에 절연조성물을 코팅 후 절연조성물을 건조시킨다. 여기서 절연조성물은 10 내지 150 ℃ 에서 3분 내지 180분 동안 건조시켜 절연층 (110)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연조성물은 100 ℃ 내지 120 ℃ 에서 10분 내지 30분 건조시키고, 이때 건조된 절연조성물은 그 점도가 500 내지 1000 cps를 갖는 절연층 (110)을 형성할 수 있다. 이와 같이, 상기 절연조성물을 건조시켜 캐리어필름 (150) 상에 형성되는 절연층 (110)이 형성된 캐리어기판 (10)을 형성할 수 있다. 여기서 절연층 (110)은 코팅시간 또는 코팅량을 조절하여 절연층 (110)의 두께를 제어할 수 있다.
도 1 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 캐리어필름 (150)에 절연조성물을 건조시켜 절연층 (110)을 구비한 캐리어기판 (10)을 형성한 다음, 이를 건조하여 제1캐리어기판 (10a) 및 제2캐리어기판 (10b)을 형성시키는 단계를 포함한다. 여기서, 캐리어기판 (10)을 두 개를 마련하고, 상기 캐리어기판 (10) 사이에 유리섬유 (200)를 제공하여 상기 두 캐리어기판 (10)을 적층시킬 수 있다.
여기서 유리섬유 (200)를 사이에 두고 상부에 배치되는 캐리어기판 (10)을 제1캐리어기판 (10a)으로 명칭하고, 하부에 배치되는 캐리어기판 (10)을 제2캐리어기판 (10b)으로 명칭한다. 그리고 상기 제1캐리어기판 (10a)에 형성된 절연층 (110)을 제1절연층 (110a), 제2캐리어기판 (10b)에 형성된 절연층 (110)을 제2절연층 (110b)으로 한다.
본 발명에 예시적인 구체 예에 따르면, 제1절연층 (110a) 및 제2절연층 (110b)의 두께를 동일하거나 서로 다른 두께를 갖도록 제어할 수 있다. 즉, 제1, 2절연층 (110a, 110b) 동일 조건으로 형성하여 동일한 두께로 형성할 수 있고, 서로 다른 코팅량 및 코팅시간으로 서로 다른 두께를 갖도록 형성할 수 있다.
한편, 제1절연층 (110a)과 상기 제2절연층 (110b) 사이에 유리섬유 (200)를 개재할 수 있다. 상기 유리섬유 (200)는 E-글래스, T- 글래스, U-글래스, 석영 (quarts)섬유 직조물 및 아라미드 (aramid)섬유 직조물로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 사용할 수 있다. 그리고 상기 유리섬유 이외에 유기섬유 또는 무기섬유를 사용할 수 있으며, 상기 유기섬유 및 무기섬유는 유리섬유, 탄소섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸 섬유, 써모트로픽 액정고분자섬유, 라이소트로픽 액정고분자섬유, 아라미드섬유, 폴리피리도비스이미다졸섬유, 폴리벤조티아졸섬유, 및 폴리아릴레이트섬유로 부터 하나 이상 선택된 재료를 사용할 수 있다.
도 1 및 도 2c를 참조하면, 제1캐리어기판 (10a)과 제2캐리어기판 (10b)을 합착시켜 적층기판 (5)을 형성한다. 상기 적층기판 (5)을 형성하는 단계는, 진공도 5 내지 15torr, 80℃ 내지 100℃분위기에서 0.42 MPa 내지 0.48 MPa 압력으로 10초 내지 30초 동안 제1캐리어기판 (10a)과 제2캐리어기판 (10b)을 적층시켜 형성할 수 있다.
도 1 및 도 2d를 참조하면, 적층기판 (5)을 가압하는 단계를 수행한다. 상기 적층기판 (5)을 가압하는 단계는, 진공도 5 내지 15 torr, 80℃ 내지 100℃분위기에서 0.45 MPa 내지 0.51 MPa 압력으로 30초 내지 50초 동안 적층기판 (5)을 가압한다.
여기서 가압하는 단계는 배치 (batch)방식으로 형성할 수 있고 또는, 롤 프레스방식으로 가압할 수 있다. 배치 방식으로 가압할 때는 0.1 MPa 내지 50 MPa의 면압으로 가압할 수 있다. 그리고 롤 프레스 방식으로 가압할 때는 1 내지 500kgf/cm의 선압으로 합착기판을 가압할 수 있다. 도면에서는 예로써 배치 방식을 도시하나 대량 생산에는 롤 프레스방식이 유리할 수 있다.
도 1 및 도 2e를 참조하면, 가압된 합착기판 (5)에서 캐리어필름 (150)을 제거하여 프리프레그 (1)를 형성한다. 이때, 프리프레그 (1)의 두께는 10 내지 200㎛로 형성할 수 있다. 또한, 프리프레그 ()는 대칭 또는 비대칭으로 형성되어 열팽창 계수가 9 내지 12ppm/℃ 로 형성될 수 있다. 그리고 상기 프리프레그 (1) 상에 빌드업층을 적층시켜 인쇄회로기판을 형성할 수 있다.
이와 같이, 캐리어기판 (10a, 10b)들을 적층시키고, 가압하여 프리프레그 (1)를 박판으로 생산할 수 있고, 프리프레그 (1)의 두께품질의 안정화시킬 수 있게 된다. 또한, 액정올리고머를 포함하여 열팽창 대응이 가능하며, 프리프레그 (1)에 합침된 유리섬유 (200)가 절연층 (110) 내부에 비대칭 또는 대칭으로 배치조절이 가능함에 따라 열팽창 특성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 예시적인 다른 구체 예에 따른 프리프레그를 포함하는 인쇄회로기판을 도시한 단면도이다. 여기서 중복 설명을 회피하기 위해 도 1 내지 도 2f 를 인용하여 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 예시적인 다른 구체 예에 따른 프리프레그 (1)를 포함하는 인쇄회로기판 (3)은 프리프레그 (1)와, 프리프레그 (1) 상에 형성되는 빌드업층을 포함한다.
상기 프리프레그 (1)는 인쇄회로기판 (3)의 중앙에 배치되어 코어층으로 역할을 할 수 있다. 상기 프리프레그 (1) 상면 또는 하면에는 빌드업층이 형성된다.
상기 빌드업층은 프리프레그 (1)의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 표면에 배치된 절연층 (320)과, 상기 절연층 (320) 상에 배치되며 층간 접속을 이루는 회로층 (340)을 포함할 수 있다. 상기 회로층 (340)은 전자부품에 연결된 회로일 수 있다.
여기서, 프리프레그 (1) 및 절연층 (320)은 회로층 (340) 간 또는 전자부품 간의 절연성을 부여하는 역할을 하며, 이와 동시에 패키지의 강성을 유지하기 위한 구조재의 역할을 할 수 있다. 이때, 인쇄회로기판 (3)은 프리프레그 (1)를 구성하는 절연조성물은 열팽창 계수, 유리전이온도, 두께의 균일성 등의 여러 특성이 요구되며, 특히 최근의 박형화 요구에 따른 프리프레그의 두께를 보다 얇게 제작할 수 있어야 된다. 그리고, 프리프레그 (1)의 두께가 박형화할수록 기판 두께 품질이 불안정하여 열팽창계수, 유전상수, 유전손실 등 특성이 저하되고 부품 실장시 휨현상 및 고주파 영역에서의 신호전송 불량이 발생할 수 있다. 또한, 인쇄회로기판 (3)의 배선 밀도가 높아질 경우, 인쇄회로기판 (3)에서 발생되는 열이 인쇄회로기판 (3)의 열팽창을 야기하는데 이러한 열은 열전도도가 좋은 회로층 (340)의 형성면적에 따라서 인쇄회로기판 (3)의 휨이 발생될 수 있다.
그러나 본 발명의 예시적인 구체 예에 따른 인쇄회로기판용 프리프레그 (1)는 회로층 (340)의 형성 면적에 대응하여 유리섬유를 대칭 또는 비대칭으로 형성할 수 있기 때문에 인쇄회로기판 (3)에 열팽창 계수 특성을 향상시킬 수 있고, 이에 따른 인쇄회로기판 (3)의 휨 불량을 개선할 수 있다.
이하 실시 예들 및 비교 예들을 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시 예
액정 올리고머의 제조
10~20L 유리반응기에 4-아미노페놀 218.26g (2.0mol), 이소프탈산 415.33g (2.5mol), 4-히드록시벤조산 276.24g (2.0mol), 6-히드록시-2-나프토산 282.27g (1.5mol), DOPO-HQ 648.54g (2.0mol) 및 아세트산 무수물 1531.35g (15.0mol)을 첨가하였다. 상기 유리반응기 내부를 질소 가스로 충분히 치환한 후, 반응기 내 온도를 질소 가스 흐름 하에서 약 230℃의 온도로 상승시키고, 그 온도로 반응기 내부의 온도를 유지시키면서 약 4시간 동안 환류시켰다. 이어서 말단 캡핑용 6-히드록시-2-나프토산 188.18g (1.0mol)를 추가로 첨가한 후, 반응 부산물인 아세트산과 미반응 아세트산 무수물을 제거하여 액정 올리고머를 제조하였다. 상기 액정 올리고머의 점도는 800 내지 1000cps를 사용하였고, 액정 올리고머는 수평균 분자량이 3500 내지 5000인 것을 사용하였다.
절연조성물의 제조
N,N'-디메틸아세트아미드 (DMAc) 용매 28.12g에 상기 액정 올리고머 (LCO)를 12%, 비스페놀 (Bisphenol) F계 4관능기 에폭시 수지를 16%, 비스말레이미드 (Bismaleimide)를 12%, 경화제로 디시안디아미드 (Dicyandiamide)를 0.16%, 무기필러로 실리카 (Silica)를 60%로 구성된 절연조성물을 제조하였다. 여기서 에폭시 수지는 20000cps의 점도를 갖는 것을 사용하였다. 그리고 용매는 바니쉬의 점도를 고려하여 30 내지 70%로 조절하여 바니쉬의 점도가 1000 내지 2000 cps를 갖도록 하였다.
캐리어기판의 제조
캐리어필름으로 PET 필름을 사용하고, 상기 PET 필름 상에 절연조성물을 스핀 코팅한다. 이때 절연조성물의 점도는 상온에서 500 ~ 1000 cps (Brookfield 점도계 측정 20 내지 25℃, 100rpm 조건)이고, 건조온도는 110℃, 건조시간은 20분이다. 이와 같이, 절연조성물 건조시켜 캐리어기판을 형성하였다.
프리프레그의 제조
상기 캐리어기판을 두 개를 제조한다. 두 개의 캐리어기판 사에에 유리섬유를 마련하고 적층시켜 적층기판을 형성한다. 즉, 적층기판은 캐리어필름/절연층/유리섬유/절연층/캐리어필름 형상으로 적층된다. 여기서 적층기판을 제조하기 위해서 적층 온도로 90℃, 적층압력 0.45 Mpa, 적층시간 20초, 진공도 10 torr의 조건 2회 이상 반복하여 적층기판을 형성하였다.
상기 적층기판에 적층 온도 90℃, 적층압력 0.48 Mpa, 적층시간 40초, 진공도 10torr의 조건에서 적층기판을 2회 이상 반복 가압시켜 절연조성물을 경화시켰다. 적층기판을 가압한 후 캐리어기판으로 사용된 PET 필름을 분리하여 프리프레그를 형성하였다.
비교 예
프리프레그의 제조
실시 예에서 제조된 절연조성물 중에 액정 올리고머를 제외하여 절연조성물을 형성하였다. 액정 올리고머를 함량만큼 에폭시계 수지를 더 추가하였다. 그 외의 제조방법은 실시 예와 동일하게 형성하였다. 이와 같이 형성된 절연조성물을 함침조에 넣고, 유리섬유를 함침조에 담가 유리섬유에 상기 절연조성물을 코팅하였다. 그리고 유리섬유에 코팅 절연조성물을 건조단으로 이동시키고, 건조단에서는 열풍 또는 자외선을 제공하여 프리프레그를 제조하였다.
물성 측정
상기 실시 예 및 비교 예를 통하여 제작된 프리프레그의 물성평가를 하기 표 1에 나타내었다. 열팽창계수의 측정 및 평가는 열기계분석장치(Thermo Mechanical Analysis, TMA)를 사용하여 온도범위 50℃ 내지 100℃의 구간에서 측정하였고, 인장 가중법으로 열기계분석을 실시하였다. 시험편을 상기 장치에 장착 후, 승온 속도 5℃/분의 측정 조건으로 측정하였다. 측정에 있어서의 열팽창계수(α1, Tg 이하) 50℃에서 100℃까지의 평균 선열 팽창율 (ppm)을 산출하였다.
상기 실시 예 및 비교 예를 통하여 제작된 절연필름의 물성평가를 하기 표 1에 나타내었다.
샘 플 열팽창 계수 (ppm/℃)
비교 예 11.6
실시 예 10.3
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 비교 예 및 실시 예의 열팽창계수는 비교 예 보다 실시 예가 더 우수한 것을 알 수 있으며, 비교 예의 열팽창 계수는 11.6ppm/℃ 으로 측정된 반면, 실시 예의 열팽창 계수는 10.3ppm/℃으로 측정되었다.
비교 예 및 실시 예를 구체적으로 설명하면, 비교 예는 일반적인 함침법으로 프리프레그를 형성하여 유리섬유를 가운데 두고 절연층이 일정한 두께로 형성되어 있다. 반면 실시 예는 유리섬유가 절연층의 두께에 대하여 비대칭 또는 대칭으로 형성될 수 있으며, 실시 예에서는 프리프레그를 비대칭으로 형성하였다.
실시 예는 액정 올리고머가 포함되어 내열성 특성이 향상되어 열팽창 계수가 향상되는 것으로 판단된다. 게다가 실시 예는 인쇄회로기판에 적용할 때, 인쇄회로기판의 상/하에 형성되는 회로층의 형성면적에 대응시켜 본 발명에 따른 프리프레그를 배치하면 열팽창의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 게다가 절연조성물을 열풍 또는 자외선으로 경화시켜 프리프레그를 형성하는 것보다 형성 두께를 박형화할 수 있다. 이는 프리프레그를 가압하여 형성하기 때문에 프리프레그의 두께를 조절할 수 있다.
이와 같이, 발명은 인쇄회로기판용 프리프레그을 박판으로 제조할 수 있고, 상기 프리프레그의 두께를 원하는 두께로 제조하거나 두께를 균일하게 유지할 수 있어 두께 품질의 안정화를 기할 수 있으며, 아울러, 유리섬유를 중심으로 양측의 두께를 대칭 또는 비대칭의 프리프레그의 제조가 가능하여 기판에서의 응용범위를 넓힐 수 있는 효과가 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량할 수 있음이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1 : 프리프레그 3 : 인쇄회로기판
5 : 적층기판 10 : 캐리어기판
10a : 제1캐리어기판 10b : 제2캐리어기판
110 : 절연층 110a:제1절연층
110b: 제2절연층 150 : 캐리어필름
200 : 유리섬유 320 : 절연층
340 : 회로층

Claims (23)

  1. 절연조성물을 두 개의 캐리어필름에 각각 코팅시켜 제1절연층 및 제2절연층을 형성한 다음, 건조하여 제1캐리어기판 및 제2캐리어기판을 형성시키는 단계;
    상기 제1캐리어기판의 제1절연층 및 상기 제2캐리어기판의 제2절연층 사이에 유리섬유를 배치시켜 제1 캐리어기판과 상기 제2 캐리어기판을 합착시킨 적층기판을 형성하는 단계;
    상기 적층기판을 가압하는 단계; 및
    상기 가압된 적층기판에서 상기 캐리어필름을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 절연조성물은 10 내지 30 중량%의 액정 올리고머, 5 내지 20 중량%의 비스말레이미드, 5 내지 20 중량%의 4-관능기의 비스페놀 F계 에폭시 수지를 포함하는 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 액정 올리고머는 하기 화학식 1로 표시되는 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.

    [화학식 1]
    Figure 112018108791234-pat00007

    여기서, a는 13 ∼ 26의 정수, b는 13 ∼ 26의 정수, c는 9 ∼ 21의 정수, d는 10 ∼ 30의 정수, 및 e는 10 ∼ 30의 정수이다.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 4-관능기의 비스페놀 F계 에폭시 수지는 하기 화학시 2로 표시되는 N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-메틸렌비스벤젠아민 (N,N,N',N'-Tetraglycidyl-4,4'-methylene bisbenzenamine)인 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.

    [화학식 2]
    Figure 112018108791234-pat00008

  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 비스말레이미드 수지는 하기 화학식 3으로 표시되는 페닐 메탄 말레이미드 올리고머인 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.

    [화학식 3]
    Figure 112018108791234-pat00020

    여기서, n은 1 또는 2의 정수이다.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연조성물은 무기필러, 경화제, 경화촉진제 및 개시제를 더욱 포함하는 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 무기필러는 절연조성물 100 중량%에 대하여 50 내지 80중량%로 포함하고, 실리카 (SiO2), 알루미나 (Al2O3), 탄화규소 (SiC), 황산바륨 (BaSO4), 탈크, 운모가루, 수산화알루미늄 (AlOH3), 수산화마그네슘 (Mg(OH)2), 탄산칼슘 (CaCO3), 탄산마그네슘 (MgCO3), 산화마그네슘 (MgO), 질화붕소 (BN), 붕산알루미늄 (AlBO3), 티탄산바륨 (BaTiO3), 지르콘산칼슘 (CaZrO3) 및 이들의 조합 중 하나인 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 경화제는 절연조성물 100 중량%에 대하여 0.05 내지 0.2 중량%로 포함되고, 아민계 경화제, 산무수물계 경화제, 폴리아민 경화제, 폴리설파이드 경화제, 페놀 노볼락형 경화제, 비스페놀 A형 경화제 및 디시안디아미드 경화제로부터 하나 이상 선택되는 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 액정 올리고머는 수평균 분자량이 3000 내지 6000g/mol인 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐리어필름은 테프론, 폴리이미드, PET 및 이들의 조합 중 선택된 어느 하나인 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1절연층 및 상기 제2절연층은 상기 캐리어 필름 상에 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 그라비아 코팅 중 어느 선택된 하나로 2회 이상 반복하여 형성하는 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연조성물을 건조하는 단계는 10 내지 150 ℃에서 3분 내지 180분 동안 건조시키는 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1캐리어기판에 형성되는 제1절연층,
    상기 제2캐리어기판에 형성되는 제2절연층,
    상기 제1절연층과 상기 제2절연층은 동일한 두께 또는 서로 다른 두께로 형성시키는 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리섬유는 E-글래스, T- 글래스, U-글래스, 석영 (quarts)섬유 직조물 및 아라미드 (aramid)섬유 직조물로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층기판을 가압하는 단계는,
    상기 적층기판을 10-5 내지 10 torr, 10℃ 내지 250℃에서 10초 내지 5시간동안 가압시키는 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층기판을 가압하는 단계는,
    배치 (Batch)식 방법, 롤 프레스 방법 중 어느 하나로 실시하는 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 적층기판을 가압하는 단계는,
    상기 적층기판을 0.1 MPa 내지 50 MPa의 면압으로 가압시키는 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 적층기판을 가압하는 단계는,
    상기 적층기판을 1 내지 500kgf/cm의 선압으로 가압시키는 인쇄회로기판용 프리프레그의 제조방법.
  20. 청구항 1에 따른 프리프레그의 제조방법으로 제조된 인쇄회로기판용 프리프레그.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 프리프레그의 두께는 10 내지 200㎛으로 형성되는 인쇄회로기판용 프리프레그.
  22. 청구항 20에 있어서,
    상기 프리프레그의 열팽창 계수은 9 내지 12ppm/℃ 인 인쇄회로기판용 프리프레그.
  23. 청구항 20에 의해 형성된 프리프레그;
    상기 프리프레그의 절연층 상에 형성되는 빌드업층을 포함하는 인쇄회로기판.

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