KR102519446B1 - 표면 처리된 동박 및 동박 기판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표면 처리된 동박 및 동박 기판을 공개하였다. 표면 처리된 동박은 처리면을 포함하고, 상기 처리면의 실체 부피는 1.90㎛3/㎛2보다 작다. 동박 기판은 캐리어 보드 및 상기 캐리어 보드의 적어도 하나의 표면에 설치된 표면 처리된 동박을 포함하고, 상기 표면 처리된 동박은 전해 동박 및 표면 처리층을 포함하고, 상기 표면 처리층은 상기 전해 동박과 상기 캐리어 보드 사이에 설치되고, 상기 표면 처리층은 상기 캐리어 보드를 향하는 처리면을 포함하고, 상기 처리면의 실체 부피는 1.90㎛3/㎛2보다 작다. 본 발명은 표면 처리된 동박의 처리면의 실체 부피를 1.90㎛3/㎛2보다 작게 제어함으로써, 이후 표면 처리된 동박을 캐리어 보드에 압착할 때, 비교적 낮은 신호 전달 손실 정도를 유지할 수 있다.

Description

표면 처리된 동박 및 동박 기판
본 발명은 동박에 관한 것으로, 구체적으로 표면 처리된 동박 및 동박 기판에 관한 것이다.
고주파 신호를 전달할 수 있는 소형 및 박형 전자 제품에 대한 수요가 증가함에 따라, 동박 및 동박 기판에 대한 수요도 증가하고 있다. 일반적으로, 동박 기판의 구리 전도성 회로는 절연 캐리어 보드에 탑재되고, 또한 도전성 회로의 레이아웃 설계를 통해 전기 신호를 소정의 경로를 따라 소정의 영역으로 전달할 수 있다. 또한, 고주파 신호(예를 들면 10GHz보다 높은 신호)를 전달하는 동박 기판의 경우, 그 동박 기판의 도전성 회로도 표피 효과(skin effect)로 인해 발생하는 신호 전달 손실(signal transmission loss)을 감소시키도록 더욱 최적화되어야 한다. 표피 효과란, 전기 신호의 주파수가 증가함에 따라, 전류의 전달 경로가 도선의 표면에 더 집중되는 것, 특히, 캐리어 보드에 인접한 도선 표면에 집중되는 것을 말한다. 표피 효과로 인해 발생하는 신호 전달 손실을 감소시키기 위해, 종래의 방법은 동박 기판에서 캐리어 보드에 인접한 도선 표면을 최대한 평탄화하는 것이다. 또한, 동시에 도선 표면과 캐리어 보드 사이의 부착성을 유지하기 위해, 역처리된 동박(reverse treated foil, RTF)을 이용하여 도선을 제조할 수도 있다. 역처리된 동박이란 동박의 드럼면(drum side)에 조화 처리 공정이 실시된 동박을 말한다.
그러나, 상기 방법이 동박 기판에서 발생하는 신호 전달 손실을 확실히 효과적으로 감소시키더라도, 여전히 극복해야 할 기술적 결함이 존재한다. 예를 들면, 캐리어 보드를 향한 도선 표면이 비교적 평탄해지므로, 도선과 캐리어 보드 사이의 부착성은 일반적으로 낮을 수 있다. 이러한 경우, 역처리된 동박을 이용하여 도선을 제조하더라도, 동박 기판 중의 도선은 여전히 캐리어 보드의 표면에서 박리되기 매우 쉬우므로, 전기 신호가 소정의 경로를 따라 소정의 영역으로 전달될 수 없다. 따라서, 종래 기술에 존재하는 결함을 해결하도록, 표면 처리된 동박 및 동박 기판을 제공하는 것이 여전히 필요하다.
본 발명의 주요 목적은 상기 종래 기술에 존재하는 결함을 해결하는, 표면 처리된 동박 및 동박 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 처리면을 포함하고, 상기 처리면의 실체 부피는 1.90㎛3/㎛2보다 작은 표면 처리된 동박을 제공한다.
선택적으로, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 전해 동박 및 전해 동박의 드럼면에 설치된 표면 처리층을 포함하는 표면 처리된 동박을 제공한다. 표면 처리층은 조화층을 포함하고, 표면 처리층의 외측은 표면 처리된 동박의 상기 처리면이다. 처리면의 실체 부피는 1.90㎛3/㎛2보다 작다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 동박 기판을 제공하고, 상기 동박 기판은 캐리어 보드 및 캐리어 보드의 적어도 하나의 표면에 설치된 표면 처리된 동박을 포함하고, 상기 표면 처리된 동박은 전해 동박 및 표면 처리층을 포함하고, 상기 표면 처리층은 상기 전해 동박과 상기 캐리어 보드 사이에 설치되고, 상기 표면 처리층은 상기 캐리어 보드를 향하는 처리면을 포함하고, 상기 처리면의 실체 부피는 1.90㎛3/㎛2보다 작다.
상기 실시예에 따르면, 표면 처리된 동박의 처리면의 실체 부피(material volume, Vm으로 기록하고, 이는 표면 거칠기를 평가하는 국제 표준으로서, 그 단위 ㎛3/㎛2는 단위 면적이 1㎛2인 표면이 갖는 부피를 말함)를 1.90㎛3/㎛2보다 작게 제어함으로써, 이후 표면 처리된 동박을 캐리어 보드에 압착할 때, 비교적 낮은 신호 전달 손실 정도를 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 도시된 표면 처리된 동박의 단면 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 표면 처리된 동박의 표면 높이 및 부하율 사이의 관계도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 도시된 스트립 라인(stripline)의 개략도이다.
이하, 도면과 대조하면서 바람직한 실시 형태와 결합하여, 본 발명에 대해 추가적으로 설명한다.
이하, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 구현할 수 있도록, 표면 처리된 동박, 동박 기판 및 인쇄 회로 기판의 구체적인 실시 형태를 상세하게 설명한다. 이러한 구체적인 실시 형태는 대응하는 도면을 참조할 수 있다. 본 발명의 실시예는 아래와 같이 공개되었으나, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니며, 해당 분야에 익숙한 자라면 누구나 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 약간의 변동 및 수정을 할 수 있다. 각 실시예 및 실험예에서 사용하는 방법은 별도의 설명이 없는 한, 통상적인 방법이다.
본 발명에서 언급한 공간과 관련된 서술 용어에 대하여, "~위에" 및 "~상방에" 등 용어의 본 발명에서의 의미는 가장 넓게 해석되어, "~위에" 및 "~상방에"등 용어가 무언가 위에 직접 위치하는 것 뿐만 아니라, 중간 특징이 존재하거나 또는 중간층이 있는 양자 사이에 위치하는 경우 무언가 위에 위치하는 것도 포함할 수 있도록 해야 하고, 또한 "~위에" 또는 "~상방에"는 무언가의 위 또는 상방에 위치하는 것뿐만 아니라, 또한 양자 사이에 중간 특징 또는 중간층이 없는 경우에 무언가 "위에", "상방에" 에 위치(직접 무언가의 위에 위치)하는 것도 포함할 수 있도록 해야 한다.
또한, 이하에서 상반된 지시가 없는 한, 본 발명에서 기술된 수치 파라미터는 모두 대략적인 수치로서, 필요에 따라 변할 수 있으며, 또는 적어도 공개된 의미 있는 자릿수에 근거해 통상의 자리 올림 방식을 사용하여 각 수치 파라미터를 해석하도록 해야 한다. 본 발명에서, 범위는 하나의 끝점에서 다른 끝점까지 또는 두 끝점 사이로 표현될 수 있다. 특별한 설명이 없는 한, 본 발명에 개시된 모든 범위는 모두 끝점을 포함한다.
본 발명의 사상을 벗어나지 않는 한, 이하에서 설명되는 서로 다른 실시 형태에서의 기술적 특징들은 기타 실시예를 구성하도록 서로 대체, 재조합, 혼합될 수 있음을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 도시된 표면 처리된 동박의 단면 개략도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 표면 처리된 동박(100)은 적어도 전해 동박(110)을 포함한다. 전해 동박(110)의 두께는 일반적으로 6㎛ 이상이며, 예를 들면 7 ~ 250㎛이거나 또는 9㎛ ~ 210㎛이다. 전해 동박(110)은 전기 증착(또는 전기 분해, 전해 증착 및 전기 도금이라고도 칭함) 방식을 통해 제조될 수 있다. 전해 동박(110)은 상대적으로 설치된 제1 면(110A) 및 제2 면(110B)을 구비한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전해 동박(110)의 드럼면(drum side)은 전해 동박(110)의 제1 면(110A)에 대응될 수 있고, 전해 동박의 증착면(deposited side)은 전해 동박(110)의 제2 면(110B)에 대응될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전해 동박(110)의 제1 면(110A)과 제2 면(110B) 상에 기타 층이 각각 설치될 수 있으며, 예를 들면, 제1 면(110A)에 표면 처리층(112)이 설치될 수 있다. 본 발명의 기타 실시예에 따르면, 전해 동박(110)의 제1 면(110A)과 제2 면(110B)에 기타 단층 또는 다층 구조가 더 설치되거나 또는 제1 면(110A)의 표면 처리층(112)은 기타 단층 또는 다층 구조로 대체되거나, 또는 제1 면(110A)과 제2 면(110B)은 어떠한 층도 설치되지 않을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 따라서, 이러한 실시예에서, 표면 처리된 동박(100)의 처리면(100A)과 처리면(100A)의 반대측에 위치하는 표면은 기타 단층 또는 다층 구조의 외측면에 대응되거나, 또는 전해 동박(110)의 제1 면(110A) 및 제2 면(110B)에 대응될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상술한 표면 처리층(112)은 단층이거나 또는 복수의 서브층을 포함하는 스택층일 수 있다. 표면 처리층(112)이 스택층인 경우, 각 서브층은 조화층(114), 둔화층(116), 방청층(118) 및 결합층(120)으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 표면 처리층(112)이 설치되어 있는 표면 처리된 동박(100)의 경우, 표면 처리층(112)의 외측면은 표면 처리된 동박(100)의 처리면(100A)으로 간주될 수 있고, 이후 표면 처리된 동박(100)을 캐리어 보드에 압착하는 공정을 통해, 상기 처리면(100A)은 캐리어 보드에 접촉할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 표면 처리층(112)은 전해 동박의 드럼면에 설치되고, 조화층(114) 및 둔화층(116)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 표면 처리층(112)은 전해 동박(110)의 드럼면에 설치되고, 조화층(114), 둔화층(116) 및 방청층(118)을 포함한다.
조화층은 조화 입자(nodle)를 포함한다. 조화 입자는 전해 동박의 표면 거칠기를 증대시킬 수 있고, 조화 입자는 구리 조화 입자 또는 구리 합금 조화 입자일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 조화층에 설치되도록, 구리를 포함하는 커버층을 추가로 설치할 수 있다. 커버층은 조화입자가 전해 동박에서 박리되는 것을 방지할 수 있다.
둔화층은 동일하거나 또는 상이한 조성일 수 있으며, 예를 들어 금속층 또는 금속 합금층이다. 상기 금속층은 니켈, 아연, 크롬, 코발트, 몰리브덴, 철, 주석 및 바나듐으로부터 선택될 수 있으며, 예를 들어 니켈층, 니켈-아연 합금층, 아연층, 아연-주석 합금층 또는 크롬층이나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 금속층 및 금속 합금층은 단층 또는 다층 구조일 수 있으며, 예를 들어 서로 적층된 아연 함유 단층 및 니켈 함유 단층이다. 다층 구조일 경우, 각 층간의 적층 순서는 특정 제한 없이 필요에 따라 조절할 수 있고, 예를 들면 아연 함유층이 니켈 함유층에 적층되거나 니켈 함유층이 아연 함유층에 적층된다.
방청층은 금속 밖에 가해진 피복층이며, 금속이 부식 등으로 인해 열화되는 것을 방지할 수 있다. 방청층은 금속 또는 유기 화합물을 포함한다. 방청층이 금속을 포함할 경우, 상기 금속은 크롬 또는 크롬 합금일 수 있고, 크롬 합금은 추가적으로 니켈, 아연, 코발트, 몰리드덴, 바나듐 및 그 조합으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 방청층이 유기 화합물을 포함할 경우, 상기 유기 화합물은 트리아졸, 티아졸, 이미다졸 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
결합층은 실란으로 제조될 수 있으며, 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane, APTES), N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란(N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane), 3-글리시딜옥시프로필)트리에톡시실란((3-glycidyloxypropyl)triethoxysilane), 8-글리시딜옥시옥틸)트리메톡시실란((8-glycidyloxyoctyl)trimethoxysilane), 메타크릴로일 프로필트리에톡시실란(methacryloyl propyltrimethoxysilane), 메타크릴로일 옥틸트리메톡시실란(methacryloyl octyltrimethoxysilane), 메타크릴로일 프로필트리메톡시실란(methacryloyl propyltrimethoxysilane), (3-메트캅토프로필)트리메톡시실란((3-mercaptopropyl)trimethoxysilane), (3-글리시딜옥시프로필)트림톡시실란((3-glycidyloxypropyl)trimethoxysilane)으로부터 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 전해 동박과 다른 재료(예를 들면 캐리어 보드) 사이의 부착성을 증가시킨다.
본 발명의 실시예에 따르면, 표면 처리층 중의 둔화층, 방청층 및 결합층의 총 두께가 조화층의 두께보다 훨씬 작으므로, 표면 처리된 동박의 처리면의 표면 형태는 주로 조화층의 영향을 받는다.
표면 처리된 동박의 처리면의 표면 특성을 제어함으로써, 고주파에서 비교적 낮은 전달 손실을 달성할 수 있다. 예를 들면, 표면 처리된 동박의 처리면의 실체 부피(Vm)를 제어함으로써, 제조된 동박 기판이 우수한 전달 특성을 갖게 할 수 있다.
상기 실체 부피(Vm)는 도 2에 도시한 바와 같이 표준 방법 ISO 25178-2(2012)에 따라 얻는다. 도 2는 본 발명의 일 실시예의 표면 처리된 동박의 표면 높이 및 부하율 사이의 관계도이다. 실체 부피(Vm)(204)의 계산은 곡선 하방 및 수평 절단선 상방으로 둘러싸인 실체의 부피를 적분하고, 그 중 수평 절단선은 상기 곡선의 부하율(material ration, mr)이 P2일 때에 대응하는 높이이다. 즉, 실체 부피(Vm)(204)는 부하율(mr)이 0% 내지 부하율(mr)이 P2(80%)인 구간 내에서, 부하율(mr)이 P2(80%)일 때에 대응하는 높이의 수평 절단선의 상방 및 곡선 하방으로 둘러싸인 범위이다. 또한, 실체 부피(Vm)(204)는 파봉부 실체 부피(Vmp)(204A)와 핵심부 실체 부피(Vmc)(204B)를 합쳐서 얻은 것이다. 추가적으로, 파봉부 실체 부피(Vmp)(204A)의 계산은 곡선 하방 및 다른 수평 절단선 상방으로 둘러싸인 실체의 부피를 적분하고, 그 중 상기 다른 수평 절단선의 위치는 상기 곡선의 부하율(mr)이 P1일 때에 대응하는 높이이며, 핵심부 실체 부피(Vmc)(204B)의 계산은 곡선 및 2개의 수평 절단선으로 둘러싸인 실체의 부피를 적분하고, 그 중 2개의 수평 절단선의 위치는 상기 곡선의 각각 상기 부하율(mr)이 P1과 P2일 때에 대응하는 높이이다. 주의해야 할 점은, 특별히 성명하지 않으면, 본 발명에서 말하는 실체 부피(Vm)는 부하율(mr)이 0% 내지 80%인 구간에서 계산한 값이다.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 표면 처리된 동박의 처리면의 실체 부피(Vm)는 1.90 ㎛3/㎛2보다 작으며, 즉 0 내지 1.90 ㎛3/㎛2이고, 바람직하게는 0.11 내지 1.86 ㎛3/㎛2이며, 더욱 바람직하게는 0.25 내지 0.85 ㎛3/㎛2이다. 실체 부피(Vm)가 상기 범위에 있을 경우, 상응한 동박 기판 및 인쇄 회로 기판은 고주파에서의 신호 전달 손실을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다른 구체적인 실시예에서, 표면 처리된 동박의 처리면의 산술 평균 높이(Sa)는 0.10 내지 2.02㎛일 수 있으며, 바람직하게는 0.19 내지 2.00㎛이고, 더욱 바람직하게는 0.49 내지 1.53㎛이다. 산술 평균 높이(Sa)가 상기 범위에 있을 경우, 표면 처리된 동박과 서로 접촉하는 캐리어 보드의 박리 강도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 구체적인 실시예에서, 표면 처리된 동박의 화학적 조성을 제어하여 높은 신뢰성에 도달할 수 있고, 신뢰성 테스트는 상기 표면 처리된 동박에 의해 제조된 동박 기판 및 회로 기판이 고온, 고압 및 고습 조건을 견딜 수 있는 능력을 평가하기 위한 것이다. 상기 테스트는 리플 로우 솔더링 기간에 회로 기판과 같은 수지 밀폐 장치의 내열성을 평가하는데 도움이 되며, 또한 상기 테스트를 가속 테스트로 하여, 회로 기판 제조 공정의 리플로우 단계 동안 가열로 인한 수지 균열이 형성되지를 여부를 예측할 수 있고, 동시에 상기 제조된 동박 기판 또는 회로 기판의 보관 및 운송 중의 예상 성능을 평가할 수 있다.
본 발명의 다른 구체적인 실시예에서, 표면 처리된 동박의 산소 함량은 469ppm보다 작으며, 바람직하게는 349ppm보다 작고, 더욱 바람직하게는 53 내지 348ppm이다. 본 발명의 다른 구체적인 실시예에서, 표면 처리된 동박의 수소 함량은 40ppm보다 작으며, 바람직하게는 30ppm보다 작고, 더욱 바람직하게는 5 내지 29ppm이다. 산소 함량 또는 수소 함량이 상기 범위에 있을 경우, 상기 표면 처리된 동박을 사용하여 제조된 동박 기판 및 회로 기판은 높은 신뢰성을 가질 수 있다.
동박 기판은 적어도 표면 처리된 동박과 캐리어 보드를 포함한다. 표면 처리된 동박은 전해 동박 및 표면 처리층을 포함하고, 상기 표면 처리층은 상기 전해 동박과 캐리어 보드 사이에 설치된다. 표면 처리된 동박의 처리면은 캐리어 보드를 마주하여 직접 접촉한다.
상기 캐리어 보드는 베이클라이트 보드, 폴리머 보드 또는 유리 섬유 보드를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 폴리머 보드의 폴리머 성분은 예를 들면, 에폭시수지(epoxy resin), 페놀수지(phenolic resins), 폴리에스테르 수지(polyester resins), 폴리이미드 수지(polyimide resins), 아크릴(acrylics), 포름알데히드 수지(formaldehyde resins), 비스말레이미드 트리아진 수지(bismaleimide triazine resins，또한 BT수지로 칭함), 시아네이트 에스테르 수지(cyanate ester resin), 플루오로폴리머(fluoropolymers), 폴리에테르 설폰(poly ether sulfone), 셀루로오스 열가소성 물질(cellulosic thermoplastics), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리올레핀(polyolefins), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리설파이드(polysulfide), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리이미드(polyimide), 액정 폴리머(Liquid Crystal Polymer, LCP), 폴리페닐렌 옥시드(polyphenylene oxide, PPO)일 수 있다. 상기 유리 섬유 보드는 부직포 유리 섬유 직물을 상기 폴리머(예를 들면, 에폭시 수지)에 침지시켜 형성된 프리프레그(prepreg)일 수 있다.
이하, 추가적으로 표면 처리된 동박 및 동박 기판의 제조 방법에 대해 예시적으로 설명한다.
(1)단계A
전해 동박을 제공한다. 제박기를 이용하여, 전해 증착(electrodeposition)의 방식으로 전해 동박을 형성할 수 있다. 제박기는 적어도 금속 음극 드럼, 불용성 금속 양극판 및 전해액 피딩 파이프(feeding pipe)를 포함한다. 금속 음극 드럼은 회전 가능한 드럼이며, 금속 양극판은 금속 음극 드럼의 하반부를 둘러싸도록 금속 음극 드럼 하반부에 분리 가능하게 고정 설치된다. 피딩 파이프는 금속 음극 드럼의 바로 아래에 고정 설치되고, 2개의 금속 양극판 사이에 위치할 수 있다. 피딩 파이프의 길이 방향은 금속 음극 드럼의 축 방향과 평행하고, 피딩 파이프의 길이 방향에 복수의 개구가 설치되어, 전해액이 음극 드럼의 길이 방향을 따라 대체로 균일하게 분산될 수 있도록 한다. 금속 음극 드럼과 금속 양극판 사이의 최단 거리 및 피딩 파이프 중심과 금속 양극판 사이의 거리는 제어 가능하다.
전해 증착 과정에서, 전해액 피딩 파이프는 금속 음극 드럼과 금속 양극판 사이로 전해액을 지속적으로 공급할 수 있다. 금속 음극 드럼과 금속 양극판 사이에 전류를 인가하여, 구리 전해액을 금속 음극 드럼에 증착시켜, 전해 동박을 형성할 수 있다. 또한, 금속 음극 드럼을 지속적으로 회전시켜, 전해 동박이 금속 음극 드럼의 어느 한 측에서 박리되게 함으로써, 전해 동박을 연속적으로 제조할 수 있다. 전해 동박의 금속 음극 드럼의 표면을 향한 표면을 드럼면이라고 지칭하고, 전해 동박의 금속 음극 드럼으로부터 떨어져 있는 표면을 증착면이라 지칭할 수 있다.
전해 동박의 경우, 그 제조 파라미터 범위는 아래와 같다.
<1.1 황산구리 전해액의 조성 및 전해 조건>
황산구리(CuSO4˙5H2O): 320g/L
황산: 100g/L
염소 이온(염산으로부터 유래，RCI Labscan Ltd.): 20 mg/L
젤라틴(DV, Nippi, Inc.): 0.35mg/L
액체 온도: 50℃
전류 밀도: 70A/dm2
동박 두께: 35㎛
<1.2 제박기의 부품 간 거리>
금속 음극 드럼과 금속 양극판 사이의 최단 거리: 6 내지 12 mm
피딩 파이프 중심과 금속 양극판 사이의 거리: 15 내지 25mm
(2) 단계B
본 단계B는 상술한 동박에 대해 표면 청결 공정을 실시하여, 동박의 표면에 오염물(예를 들면 오일 찌꺼기, 산화물)이 없도록 보장하고, 그 제조 파라미터 범위는 아래와 같다.
<2.1 세척액의 조성 및 청결 조건>
황산구리: 130 g/L
황산: 50 g/L
액체 온도: 27℃
침지 시간: 30초
(3)단계C
본 단계C는 상기 동박의 드럼면에 조화층을 형성하고, 그 제조 파라미터 범위는 아래와 같다.
<3.1 조화층을 제조하는 파라미터>
황산구리(CuSO4
Figure 112021036168775-pct00001
5H2O): 70 g/L
황산: 100 g/L
몰리브덴산 나트륨(Na2MoO4): 50 ~ 400 mg/L
황산주석(SnSO4): 1000 ~ 5000mg/L
사카린(1,1-디옥소-1,2-벤조티아졸-3-온, saccharin, Sigma-Aldrich Company): 10 mg/L
액체 온도: 25℃
전류 밀도: 10 A/dm2
시간: 10초
4)단계D
본 단계D는 상기 조화층 상에 커버층을 형성하고, 그 제조 파라미터 범위는 아래와 같다.
<4.1 커버층을 제조하는 파라미터>
황산구리(CuSO4
Figure 112021036168775-pct00002
5H2O): 320 g/L
황산: 100 g/L
액체 온도: 40℃
전류 밀도: 15 A/dm2
시간: 10초
(5)단계E
본 단계E는 상기 커버층 상에 니켈 함유층을 형성하고, 그 제조 파라미터 범위는 아래와 같다:
<5.1 니켈 함유층의 전해액 조성 및 전해 조건>
황산니켈(NiSO4): 188 g/L
붕산(H3BO3): 32 g/L
차아인산(H3PO2): 0 ~ 5 g/L
액체 온도: 20℃
용액pH: 3.5
전류 밀도: 0.5 ~ 0.9 A/dm2
시간: 3초
(6)단계F
본 단계F는 상기 니켈 함유층 및 상기 동박의 증착면에 아연 함유층을 형성하고, 그 제조 파라미터 범위는 아래와 같다.
<6.1 아연 함유층의 전해액 조성 및 전해 조건>
황산아연(ZnSO4): 11 g/L
바나듐산암모늄(NH4VO3): 0.25 g/L
액체 온도: 15℃
용액pH: 13
전류 밀도: 0.3 ~ 0.7 A/dm2
시간: 2초
(7)단계G
본 단계G는 상기 2층의 아연 함유층 상에 크롬 함유층을 형성하고, 그 제조 파라미터 범위는 아래와 같다:
<7.1 크롬 함유층의 전해액 조성 및 전해 조건>
크롬산: 5 g/L
액체 온도: 35℃
용액pH: 12.5
전류 밀도: 10 A/dm2
시간: 5초
(8)단계H
본 단계H는 상기 동박의 드럼면의 크롬 함유층 상에 결합층을 형성하고, 이 단계는 실란 커플링제가 함유된 수용액을 동박의 드럼면의 크롬 함유층에 분사 도포하여, 결합층을 형성한다. 그 제조 파라미터 범위는 아래와 같다.
<8.1 결합층의 제조 조건>
실란 커플링제: (3-아미노프로필트리에톡시실란)(3-aminopropyltriethoxysilane)
수용액의 실란 커플링제 농도: 0.25 wt.％
분사 도포 시간: 10초
(9)단계I
본 단계I는 상기 단계를 통해 형성된 표면 처리된 동박을 캐리어 보드에 압착하여, 동박 기판을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 표면 처리된 동박(100)을 캐리어 보드에 열간 압착하여, 동박 기판을 형성할 수 있다.
해당 분야의 당업자가 본 발명을 구현하도록, 이하 본 발명의 각 구체적인 실시예를 더욱 상세히 설명함으로써, 본 발명의 표면 처리된 동박 및 동박 기판을 구체적으로 설명한다. 주의해야 할 것은, 하기 실시예는 예시일뿐, 본 발명을 제한하는 것으로 해석해서는 안 된다. 즉, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 각 실시예에서 이용되는 재료, 재료의 용량 및 비율 및 처리 과정 등을 적절하게 변경할 수 있다.
실시예1
실시예1은 표면 처리된 동박이며, 그 제조 공정은 상술한 제조 방법의 단계A 내지 단계H에 대응된다. 실시예1과 상술한 제조 방법 사이의 상이한 제조 파라미터는 표1에 기재하였다.
실시예2-17
실시예2-17의 제조 공정은 실시예1의 제조 공정과 대체로 동일하며, 상호간 상이한 제조 파라미터는 표 1에 기재하였다.
제박기 조화층
음극드럼과 양극판 사이의 최단 거리
(mm)		 피딩 파이프 중심에서 양극판까지의 거리
(mm)		 Na2MoO4
(ppm)		 SnSO4
(ppm)		 사카린
(ppm)
실시예1 10 25 200 3000 10
실시예2 8 25 200 3000 10
실시예3 12 25 200 3000 10
실시예4 10 15 200 3000 10
실시예5 10 35 200 3000 10
실시예6 10 25 100 3000 10
실시예7 10 25 300 3000 10
실시예8 10 25 200 2000 10
실시예9 10 25 200 4000 10
실시예10 8 35 100 3500 10
실시예11 6 25 200 3000 10
실시예12 10 45 200 3000 10
실시예13 10 25 50 3000 10
실시예14 10 25 400 3000 10
실시예15 10 25 200 1000 10
실시예16 10 25 200 5000 10
실시예17 6 45 50 1000 10
이하, 상기 각 실시예1-17의 각 항목의 측정 결과, 예를 들면 <수소 함량>, <산소 함량>, <산술 평균 높이(Sa)>, <실체 부피(Vm)>, <신뢰성>, <박리 강도> 및 <신호 전달 손실>을 추가로 설명한다.<수소 함량> 및 <산소 함량>
산소/수소/질소 분석기(EMGA-930, Horiba Ltd.)를 이용하여 비분산식 적외선(non-dispersive infrared, NDIR) 측정기와 결합해 표면 처리된 동박의 산소 함량 및 수소 함량을 측정한다.
<산술 평균 높이(Sa)>
표준ISO 25178-2: 2012에 따라, 레이저 현미경(LEXT OLS5000-SAF, Olympus)의 표면 무늬 분석으로, 표면 처리된 동박의 처리면의 산술 평균 높이(Sa)를 측정하였다. 측정 결과는 표 2에 기재하였다. 구체적인 측정 조건은 아래와 같다.
광원 파장: 405 nm
대물렌즈 배율: 100배 대물렌즈(MPLAPON-100x LEXT, Olympus)
광학 줌: 1.0배
관찰 면적: 129 ㎛ × 129 ㎛
해상도: 1024화소Х1024화소
조건: 레이저 현미경의 자동 틸트 제거 기능(Auto tilt removal)을 활성화
필터: 필터 없음(unfiltered)
공기 온도: 24±3℃
상대 습도: 63±3％
<실체 부피(Vm)>
표준ISO 25178-2: 2012에 따라, 레이저 현미경(LEXT OLS5000-SAF, Olympus)의 표면 무늬 분석으로, 표면 처리된 동박의 처리면의 실체 부피(Vm)를 측정하였다. 실체 부피(Vm)는 부하율(mr)의 P1값 및 P2값을 각각 10% 및 80%로 설정하여 얻는다.
측정 결과는 표 2에 기재하였다. 구체적인 측정 조건은 아래와 같다.
광원 파장: 405 nm
대물렌즈 배율: 100배 대물렌즈(MPLAPON-100x LEXT, Olympus)
광학 줌: 1.0배
관찰 면적: 129 ㎛ × 129 ㎛
해상도: 1024화소Х1024화소
조건: 레이저 현미경의 자동 틸트 제거 기능(Auto tilt removal)을 활성화
필터: 필터 없음(unfiltered)
공기 온도: 24±3℃
상대 습도: 63±3％
<신뢰성>
두께가 각각 0.076mm인 6장의 시판 수지 시트(S7439G, SyTech Corporation.)를 함께 적층하여, 수지 시트 스택층을 형성하고, 상기 임의의 실시예의 표면 처리된 동박을 수지 시트 스택층에 설치한다. 이어서, 표면 처리된 동박을 수지 시트 스택층에 압착하여, 적층판을 형성한다. 압착 조건은 아래와 같다: 온도는 200
Figure 112021036168775-pct00003
이고, 압력은 400psi이며, 압착시간은 120분이다.
이후, PCT(pressure cooker test)를 실행하며, 오븐 내의 조건은 온도를 121℃, 압력을 2atm 및 습도를 100%RH로 설정하고, 상기 적층판을 오븐에 30분 동안 방치한다. 이어서 솔더 배스 테스트(solder bath test)를 진행하고, PCT 처리된 적층판을 온도가 288℃인 솔더 배스에 10초동안 담근다.
동일 샘플에 대해 솔더 배스 테스트를 반복적으로 실행하고, 솔더 배스 테스트 완료 후마다, 적층판에 기포(blister), 크랙(crack) 또는 분층(delatmination) 등 이상 현상이 있는지 관찰하고, 만약 상기 임의의 한 가지 현상이 나타나면, 상기 적층판이 상기 솔더 배스 테스트를 통과하지 못한 것으로 판단한다. 측정 결과도 표 2에 기재하였다.
A: 50회를 초과하는 솔더 배스 테스트 후에도, 적층판에 이상 현상이 발생하지 않음.
B: 10 ~ 50회의 솔더 배스 테스트 후, 적층판에 이상 현상이 발생함.
C: 10회 미만의 솔더 배스 테스트 후, 적층판에 이상 현상이 발생함.
<박리 강도>
두께가 각각 0.076mm인 6장의 시판 수지 시트(S7439G, SyTech Corporation.)를 함께 적층하여, 수지 시트 스택층을 형성하고, 상기 임의의 실시예의 표면 처리된 동박을 수지 시트 스택층에 설치한다. 이어서, 표면 처리된 동박을 수지 시트 스택층에 압착하여, 적층판을 형성한다. 압착 조건은 아래와 같다: 온도는 200
Figure 112021036168775-pct00004
이고, 압력은 400psi이며, 압착시간은 120분이다.
이후, 표준JIS C 6471에 따라, 범용 시험기를 사용하여, 표면 처리된 동박을 90°의 각도로 적층판으로부터 박리하고, 측정 결과는 표 2에 기재하였다.
<신호 전달 손실>
상기 실시예 중 임의의 표면 처리된 동박을 스트립 라인(stripline)으로 제조하여, 상응한 신호 전달 손실을 측정한다. 스트립 라인의 구조는 도 3에 도시한 바와 같이 예시할 수 있다. 스트립 라인(300)은 152.4㎛의 수지(SyTech Corporation의 S7439G) 상에 먼저 상기 실시예 중 임의의 표면 처리된 동박을 접착한 후, 표면 처리된 동박을 도선(302)으로 제조한 다음, 다른 2장의 수지(S7439G，SyTech Corporation의 S7439G)를 사용하여 양측 표면을 각각 커버하여, 도선(302)이 수지 캐리어 보드(S7439G, SyTech Corporation.)(304)에 설치되도록 한다. 스트립 라인(300)은 또한 2개의 접지 전극인 접지 전극(306-1)과 접지 전극(306-2)를 포함할 수 있으며, 각각 수지 캐리어 보드(304)의 상대적 양측에 각각 설치된다. 접지 전극(306-1)과 접지 전극(306-2)은 상호간에 도전성 홀을 통해 서로 전기적으로 연결되어, 접지 전극(306-1)과 접지 전극(306-2)이 등전위를 갖게 할 수 있다.
스트립 라인(300) 중 각 부재의 규격은 아래와 같다: 도선(302)의 길이는 100mm, 폭(w)은 120㎛, 두께(t)는 35㎛이고, 수지 캐리어 보드(304)의 Dk는 3.74, Df는 0.006(IPC-TM 650 No. 2.5.5.5따라, 10GHz신호로 측정)이며; 특징 저항은 50 Ω이다.
표준 Cisco S3방법에 따라, 신호 분석기(PNA N5230C network analyzer, Agilent)를 이용하여 접지 전극(306-1, 306-2)이 모두 접지 전위인 경우, 전기 신호를 도선(302)의 어느 일단을 통해 입력하고, 도선(302)의 타단의 출력 값을 측정하여, 스트립 라인(300)에서 발생하는 신호 전달 손실을 판별한다. 구체적인 측정 조건은 아래와 같다: 전기 신호 주파수는 200 MHz ~ 15 GHz이고, 스캔 수는 6401포인트이며, 보정 방식은 TRL이다.
마지막으로, 전기 신호 주파수가 8GHz인 경우로, 상응한 스트립 라인의 신호 전달 손실 정도를 판별하고, 측정 결과는 표 2에 기재하였다. 신호 전달 손실의 절대값이 작을수록, 신호 전달 시 손실 정도가 작음을 의미한다. 구체적으로 말하자면, 신호 전달 손실의 절대값이 0.8dB/in보다 큰 경우, 신호 전달이 나쁨(C등급)을 의미한다. 신호 전달 손실의 절대값이 0.8dB/in 이하이고, 0.75dB/in 이상인 경우, 신호 전달이 양호함(B등급)을 의미한다. 신호 전달 손실의 절대값이 0.75dB/in보다 작은 경우, 신호 전달이 가장 좋음(A등급)을 의미한다.
표면 처리된 동박 표면 처리된
동박의
처리면 		신뢰성 박리
강도
(lb/in)		 신호 전달 손실
(dB/in)
수소 함량
(ppm)		 산소
함량
(ppm)		 Sa
(㎛)		 Vm
(㎛3/㎛2)
실시예1 15 149 0.73 0.78 B 5.89 A
실시예2 29 256 0.79 0.80 B 5.93 A
실시예3 5 53 0.49 0.83 A 5.36 A
실시예4 15 86 0.76 0.81 B 5.93 A
실시예5 17 348 0.65 0.82 B 5.74 A
실시예6 16 147 1.04 1.62 A 6.28 B
실시예7 11 135 0.19 0.27 B 5.02 A
실시예8 16 143 1.25 1.41 A 6.52 B
실시예9 15 136 0.12 0.48 B 4.99 A
실시예10 23 362 0.90 1.86 A 6.10 B
실시예11 40 469 0.79 0.80 C 5.91 B
실시예12 16 524 0.08 0.75 C 3.83 B
실시예13 19 134 1.46 2.27 B 6.96 C
실시예14 14 122 0.15 0.11 C 4.25 A
실시예15 12 148 2.02 2.03 B 6.98 C
실시예16 13 132 0.05 0.15 C 3.52 B
실시예17 55 580 1.53 2.55 C 6.54 C
상기 실시예1-12, 14, 16에 따르면, 처리면의 실체 부피(Vm)가 1.90 ㎛3/㎛2보다 작은 경우, 상응한 동박 기판 및 인쇄 회로 기판에 있어서, 표면 처리된 동박과 서로 접촉하는 캐리어 보드는 바람직한 박리 강도(예를 들면 3.52lb/in 이상)를 가질 수 있으며, 또한 동시에 고주파 전기 신호가 전도성 패턴에서 전달될 때 발생하는 신호 전달 손실을 감소시킬 수도 있다(신호 전달 손실은 적어도 B등급에 도달할 수 있다).
상기 실시예1-12, 16에 따르면, 처리면의 실체 부피(Vm)가 0.15~1.86 ㎛3/㎛2이거나 또는 0.25 ~ 0.85 ㎛3/㎛2인 경우, 상응한 동박 기판과 인쇄 회로 기판에 있어서, 신뢰성 테스트를 통과하는 것이 더욱 쉬울 수 있다.
상기 실시예1-11, 14에 따르면, 처리면의 실체 부피(Vm)가 1.90 ㎛3/㎛2보다 작고, 산술 평균 높이(Sa)가 0.10~2.00㎛인 경우, 상응한 동박 기판과 인쇄 회로 기판은 표면 처리된 동박과 캐리어 보드 사이의 박리 강도를 추가적으로 향상시킬 수 있다(예를 들면 4.25 lb/in 이상).
상기 실시예1-10, 14, 16에 따르면, 처리면의 실체 부피(Vm)가 1.90 ㎛3/㎛2보다 작고, 표면 처리된 동박 내의 산소 함량이 469ppm보다 작거나 또는 수소 함량이 40ppm 작은 경우, 상응한 동박 기판과 인쇄 회로 기판에 있어서, 신뢰성 테스트를 통과하는 것이 더욱 쉬울 수 있다.
본 발명의 상기 각 실시예에 따르면, 표면 처리된 동박의 처리면의 표면 거칠기 파라미터를 제어하거나, 또는 표면 처리된 동박의 수소 함량 및 산소 함량을 조절함으로써, 상응한 동박 기판과 인쇄 회로 기판은 표면 처리된 동박과 캐리어 보드 사이의 부착성 및 신뢰성을 향상시킬 뿐만 아니라, 동시에 고주파 전기 신호가 전도성 패턴에서 전달될 때 발생하는 신호 전달 손실을 감소시킬 수도 있다.
상술한 내용은 구체적 바람직한 실시예를 결합하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한 것이며, 본 발명의 구체적인 실시가 이러한 설명에 한정되는 것으로 간주해서는 안된다. 본 발명의 기술 분야의 기술자는, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 전제에서, 여러 동등한 대체 또는 명확한 변형을 진행할 수도 있으며, 또한 성능 또는 용도가 동일하면, 모두 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 간주되어야 한다.
100: 표면 처리된 동박
100A: 처리면
110: 전해 동박
110A: 제 1면
110B: 제 2면
112: 표면 처리층
114: 조화층
116: 둔화층
118: 방청층
120: 결합층
204A: 파봉부 실체 부피
204B: 핵심부 실체 부피
300: 스트립 라인
302: 도선
304: 수지 캐리어 보드
306-1: 접지 전극
306-2: 접지 전극
t: 두께
W: 폭

Claims (18)

  1. 처리면을 포함하며, 상기 처리면의 실체 부피는 1.90㎛3/㎛2보다 작고, 상기 처리면의 산술 평균 높이는 0.1~2㎛인 것을 특징으로 하는, 표면 처리된 동박.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리면의 실체 부피는 0.11~1.86㎛3/㎛2인 것을 특징으로 하는, 표면 처리된 동박.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 처리면의 실체 부피는 0.25~0.85㎛3/㎛2인 것을 특징으로 하는, 표면 처리된 동박.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 표면 처리된 동박은 전해 동박을 더 포함하고, 상기 표면 처리된 동박의 산소 함량은 469ppm보다 작은 것을 특징으로 하는, 표면 처리된 동박.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 표면 처리된 동박은 전해 동박을 더 포함하고, 상기 표면 처리된 동박의 수소 함량은 40ppm보다 작은 것을 특징으로 하는, 표면 처리된 동박.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표면 처리된 동박은 전해 동박 및 표면 처리층을 더 포함하고,
    상기 표면 처리층은 상기 전해 동박의 적어도 하나의 표면에 설치되고, 상기 표면 처리층의 외측은 처리면인 것을 특징으로 하는, 표면 처리된 동박.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전해 동박은 드럼면 및 상기 드럼면의 반대측에 위치하는 증착면을 포함하고, 상기 표면 처리층은 상기 드럼면에 설치되는 것을 특징을 하는, 표면 처리된 동박.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 표면 처리층은 서브층을 포함하고,
    상기 서브층은 조화층인 것을 특징으로 하는, 표면 처리된 동박.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 조화층은 복수의 조화 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 표면 처리된 동박.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 표면 처리층은 적어도 하나의 기타 서브층을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 기타 서브층은 둔화층 및 결합층으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 표면 처리된 동박.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 둔화층은 적어도 하나의 금속을 포함하고,
    상기 금속은 니켈, 아연, 크롬, 코발트, 몰리브덴, 철, 주석 및 바나듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 표면 처리된 동박.
  12. 캐리어 보드; 및
    상기 캐리어 보드의 적어도 하나의 표면에 설치되는 표면 처리된 동박을 포함하되,
    상기 표면 처리된 동박은,
    전해 동박 및 표면 처리층을 포함하고,
    상기 표면 처리층은 상기 전해 동박과 상기 캐리어 보드 사이에 설치되고, 상기 표면 처리층은 상기 캐리어 보드를 향하는 처리면을 포함하며, 상기 처리면의 실체 부피는 1.90㎛3/㎛2보다 작고, 상기 처리면의 산술 평균 높이는 0.1~2㎛인 것을 특징으로 하는, 동박 기판.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 표면 처리층의 상기 처리면은 상기 캐리어 보드에 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는, 동박 기판.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 처리면의 실체 부피는 0.25~0.85㎛3/㎛2인 것을 특징으로 하는, 동박 기판.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 처리면의 산술 평균 높이는 0.10~2.00㎛인 것을 특징으로 하는, 동박 기판.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 전해 동박의 산소 함량은 469ppm보다 작은 것을 특징으로 하는, 동박 기판.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 전해 동박의 수소 함량은 40ppm보다 작은 것을 특징으로 하는, 동박 기판.
  18. 삭제
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