KR19990076757A

KR19990076757A - 일방향 유리섬유직물을 이용한 인쇄배선회로용 적층판

Info

Publication number: KR19990076757A
Application number: KR1019980704880A
Authority: KR
Inventors: 디에고 스카리; 마르코 스카리
Original assignee: 디에고 스카리; 기비디 이탈리아 에스.피.아.
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1997-10-10
Publication date: 1999-10-15
Also published as: AU4946897A; WO1998019506A1; US5807793A; TW336194B; MY132725A; EP0838977A1; CZ9802005A3; JPH11509280A

Abstract

본 발명은 낮은 꼬임수를 갖거나 또는 꼬임이 없는 서로 다른 선밀도의 연속사로 제조되고, 20cm까지의 간격으로 5.5 ~ 22 텍스의 유리섬유사를 사용하여 경사방향으로 레노 인터워븐 바인딩(leno interwoven binding) 방식으로 섞어 짜여져 있는 일방향 유리섬유직물을 이용한 인쇄배선회로용 적층판을 개시한다. 인쇄배선회로의 제조에 본 발명의 적층판을 사용하면 표면 거칠기와 표면 물결, 치수안정성, 평평함, 및 관통성에 있어서 이점이 있다.

Description

일방향 유리섬유직물을 이용한 인쇄배선회로용 적층판

인쇄배선회로(PWB)를 제작하는데 사용되는 절연적층판은 주로 유리섬유직물(glass fabric)과 에폭시수지를 이용하여 만들어 진다.

상기 유리와 수지의 조합은 전자부품 시장에서의 광범위한 분야에서 요구되는 특성을 완전히 만족하는 구조재료를 탄생시킨다.

그러나, 전자장치의 소형화, 두께 감소, 및 인쇄배선회로상의 구리 트랙의 집적도가 더 커진 것에 의하여 특히 두드러지는 기술상의 진보 때문에 유리섬유강화수지 적층판에는 끊임없는 개선이 요구되고 있다.

특히, 현재, 적층판에 있어서는 다음과 같은 특성의 개선이 요구되고 있다: 표면, 표면거칠기, 표면 물결(surface waviness), 치수안정성, 평평함, 및 관통성(perforability).

시트용으로 사용되는 표준 유리섬유직물은 시장에서 요구되는 질적인 개선에 부적합한 징후를 나타내기 시작했다.

더구나, 전자시장은 또한 현재는 대량생산 제품인 된 생산품의 제조비용상의 상당한 증가에 대응하지 못한다. 따라서, PWB 시트를 제조하는 방법을 근본적으로 변화시키는 해결책은 매력적이지 않다.

유리섬유직물을 적층판 제조의 기판(base)으로서 사용하는 것에 대한 대안으로서 상기 문제에 대한 몇가지 독창적인 방법이 제안되고 있지만, 이들 모두는 몇가지 근본적인 결함을 갖고 있다.

유럽특허 EP 0 478 051은 수지로 함침된 섬유만을 0°/90°방향으로 교대로적층하여 제작된 평층(flat layer)의 연속적인 제조방법을 기술한다.

상기 시스템은, 섬유들이 전공정중에 팽팽하게 장력하에 있어야 하며 장치가 특히 비생산적이고 매우 복잡하며 복잡하고 고가의 장비의 사용과 관련되어 있는 점에서, 바람직하지 못한 기술적인 측면을 갖고 있다.

유럽특허 EP 93 01919는 또한 수지로 미리 함침된 섬유의 연속적인 몰딩과 결합에 의하여 형성되는 적층판의 제조법을 기술한다; 그러나, 미리 수지로 함침된 실만의 사용을 제안하는 모든 시스템에서와 같이 상기 시스템은 충분한 몰딩압력을 허락하지 않아 인쇄된 시트(printed sheets)의 내부에 미세한 공극을 남겨 결과적으로 전기적인 특성의 저하를 야기하는 점에서 결점을 갖고 있다. 전기적인 특성 저하의 다른 문제점은 완전히 교차점(intersection)이 없는 필라멘트를 따른 결함의 외관으로부터 결정될 수 있다. 또한, 상기 시스템은 번거롭고 완전히 새로운 공장설계를 필요로 한다.

동일한 출원인의 이름으로 1996, 2, 8일 출원된 특허출원 MI96A 000237은 낮은 꼬임수를 갖거나 또는 꼬임이 없는 서로 다른 선밀도의 연속사로 제조되고 바인딩의 목적으로 얇은 유리섬유사로 섞어 짜여진 일방향 유리섬유직물(UDF)을 기술한다. 상기 직물은 점진적인 소형화의 요건을 만족하는 인쇄배선회로용 적층판의 제조를 가능하게 한다. 상기 특허에 있어서, 인쇄배선회로용 유리섬유강화 수지 적층판을 제조하기 위하여 일방향 유리섬유직물을 사용하는 것이 기술된다. 그러나, 위에서 언급한 문제점들을 극복할 수 있는 섬유의 배향에 관하여는 상술되어 있지 않다.

발명의 개요

일방향 유리섬유직물의 여러 층을 교대적인 0°/90°방향으로 특정한 관계로 배열함으로써 낮은 표면거칠기, 치수안정성 및 상기 적층판의 가공성의 요건을 만족하는 인쇄배선회로의 제조를 가능하게 하는 유리섬유강화 시트(또는 적층판)를 얻을 수 있음이 현재 발견되었다.

따라서, 본 발명은 낮은 꼬임수를 갖거나 또는 꼬임이 없는 서로 다른 선밀도의 연속사로 제조되고, 20cm까지의 간격으로 5.5 ~ 22 텍스(Tex)의 유리섬유사를 사용하여 경사방향(經絲方向)으로 "레노 인터워븐 바인딩(leno interwoven binding)"방식으로 섞어 짜여져 있는 일방향 유리섬유직물을 포함하는 유리섬유강화 수지 시트에 관한 것인데, 상기 적층판에서 상기 섬유의 배향은 0°방향으로 50 ~ 80%이고 90°방향으로 50 ~ 20%인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한 상기 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 인쇄배선회로의 제조에 있어서 상기 시트 또는 적층판을 절연 지지판으로 사용하는 것에 관한 것이다.

본 발명은 본 발명에 따른 절연 적층판을 포함하는 인쇄배선회로, 특히 고주파수 기술에서 사용되는 인쇄배선회로를 포함한다.

본 발명은 도면을 참조하여 더욱 상세히 기술될 것이다.

본 발명은 인쇄배선회로용 적층판(laminate)에 관한 것으로서, 상세하게는 일방향 유리섬유직물을 포함하는 유리섬유강화 수지(GRR) 시트에 관한 것이다. 상기 일방향 유리섬유직물은 아직 완전히 경화되지 않은 에폭시 수지(프리-프레그 B-단계)로 함침되어 상기 시트로 변형되며, 상기 시트는 서로 교차 배열된 상태에서 쌓여진 후 프레스되고 상기 수지가 베이킹되어 인쇄배선회로(PWB)용 기판(substrate)으로 주로 사용되는 적층판으로 변형된다.

도 1은 본 발명에서 사용되는 일방향 직물의 개략적인 사시도를 나타낸다.

도 2는 종래의 유리섬유직물의 개략적인 사시도 및 측면도를 나타낸다.

도 3은 본 발명에서 사용되는 일방향 직물의 개략적인 사시도 및 측면도를 나타낸다.

본 발명에 따른 일방향 직물에 있어서, 경사방향으로 섞어 짜여진 섬유사(interlacing)는 5.5 ~ 22 텍스의 유리섬유사를 사용하여 얻어진다.

상기 두 개의 섬유사는 하부사와 나란히 쌍으로 놓여 있기 때문에 직물상에서는 보이지 않는다. 상기 직물에 있어서, 이들 경사방향으로 섞어짜여진 섬유사들은 위사들과 교차되어 있는데, 교대로 첫 번째 위사에서는 그 첫 번째 위사 상부의 오른쪽에 위치하고 두 번째 위사에서는 그 두 번째 위사 하부의 왼편에 위치하여 섬유전문가들에게 "레노 인터워븐 바인딩"이라는 이름으로 잘 알려진 바인딩이 된다. "경사방향으로 섞어 짜여진 섬유사(interlacing)"라고 지칭될 바인딩사의 도입으로, 하부사들이 안정화되어 후속 수지함침단계(impregnation phase)동안에 과도한 장력과 매우 심각한 변형을 야기할 수 있는 섬유사들의 미끄러짐이 없이 일방향직물을 취급할 수 있다. 따라서, 본 발명에서의 섬유사들은 시종 서로 완전히 배열되고 균일한 장력하에 있기 때문에 현재 사용되고 있는 표준기술 프로세스에서 발생하는 몰딩압력하에서도 움직이거나 겹치거나 뭉치지 않아 결과적으로 적층판(laminate)에서 균일한 수지/유리섬유 비를 얻을 수 있게 한다.

바람직하게는, 상기 경사방향으로 배열된 섬유사의 중량비율은 상기 일방향 직물의 총중량의 적어도 90% 이어야 한다.

상기 경사방향으로 섞어 짜여진 섬유사들은 최대 20cm의 간격으로 배열될 수 있는데, 바람직하게는 10 ~ 15cm의 간격과 1cm당 8개 까지의 위사수로 배열된다.

상기 직물을 이루는 섬유사들은 통상적인 필라멘트사로 형성되는데, 직경 5 ~ 13㎛의 필라멘트사가 바람직하다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 섬유사들은 22 ~ 136 텍스값을 갖는다.

특히 바람직한 실시예에 있어서, 22 ~ 136 텍스, 바람직하게는 74 텍스의 경사와, 11 ~ 34 텍스, 바람직하게는 22 텍스의 위사, 및 5 ~ 22 텍스, 바람직하게는 11 텍스의 경사방향으로 섞어 짜여진 섬유사로 이루어진 일방향 직물이 바람직하다.

인쇄배선회로용 시트에 있어서, 섬유의 배열은 치수안정성과 균일도(evenness) 요건(만곡(bow)과 비틀림(twist))을 만족하여야 한다.

상기 적층판에 있어서 섬유의 배향의 이상적인 비율은 0°방향으로 50 ~ 80%이고 90°방향으로 50 ~ 20%이다.

상기 비율은 상기 프리-프레그(pre-preg)층이 0° 및 90°에서 교차되도록 상기 프리-프레그층을 배열함으로써 얻어진다.

상기 층들의 교대(alternation)는 여러 다른 방법에 의하여 달성될 수 있다:

- 요구되는 전체의 두께상에 걸쳐 0°에서 1층 90°에서 1층

- 요구되는 전체의 두께상에 걸쳐 0°에서 2층 90°에서 2층

- 요구되는 두께가 달성될 때까지 외면상에 0°에서 2층 내면에서 90°에서 복수의 층

샌드위치 구조를 형성하는 다수의 층의 교대에 의하여 가장 큰 전체적인 안정성이 얻어진다는 것이 확립되었다.

"매스램(masslams)"에 있어서 결합요소(bonding element)로서 프리-프레그 시트을 사용하는 동안, 0°에 하나의 프리-플레그 시트가 있고 90°에 하나의 프리-프레그 시트가 존재하도록 상기 프리-프레그 시트의 배열을 교대하는 것이 고려되어야 한다.

본 발명에 따르면, 상기 시트는 종래의 통상적인 과정을 통하여 제조된다.

함침공정에 사용되는 수지는 여러 가지 가능성과 이점이 있기 때문에 통상적인 공정에서 사용되는 수지와 동일한 것을 사용한다.

상기 직물의 함침에 사용되는 표준수지 시스템(FR4-FR5)은 여러 분자량의 에폭시수지 90%와 경화제 및 경화촉진제를 포함하는 시스템이다. 상기 수지의 분자량은 상기 수지가 유리섬유직물을 적실 수 없도록 하여야 한다; 이 경우 수지는 점도를 낮추는 용매로 희석된다. 일방향 유리섬유직물은 표준적인 직물보다 훨씬 덜 섞어짜여서 유리섬유사는 더 촘촘치 않으며 따라서 더 쉽게 적셔질 수 있고 따라서 거의 공기 또는 용매의 포켓(pocket) 또는 보이드(void)가 거의 없게 된다. 따라서, 더 점성이 있는 수지 시스템을 사용하는 것이 가능하므로 용매와 함침된 직물로부터 완전히 제거되어야 하는 용매의 증발에 사용되는 에너지를 크게 절약할 수 있다.

또한, 이러한 더 쉽게 적셔질 수 있는 것 때문에 가열에 의하여 수지 시스템의 점도를 저하시키는 원리를 이용하는 핫-멜트 수지시스템을 사용할 수 있다. 용매의 사용을 피함으로써, 환경중으로 배출되는 해로운 배출물을 감소시키기 위한 고가의 플랜트가 더 이상 필요하지 않다.

상기 일방향 유리섬유직물의 사용에 의하여 얻어진 PWB 시트는 상기직물이 주요 기초 재료인 영역에서 유리섬유강화 수지 시트를 특징짓는 모든 파라미터에 있어서 기술적인 개선을 가져온다.

상기 시트의 표면거칠기와 표면물결은 하부의 직물의 구조에 의하여 영항을 받는다. 표준직물(도 2 참조)은 cm 당 더 많은 교차수 때문에 현재의 3㎛ 값보다 작게 될 수 없다. 상기 일방향 유리섬유직물(도 3 참조)은 현저하게 더 직선적인 프로파일을 갖기 때문에 상기 시트의 표면을 2㎛ 값 이하로 감소시킬 수 있다. 상기 값에 의하여, 후속공정에서 인쇄배선회로의 트랙이 될 구리의 두께는 고주파수 응용 분야에서 이미 요구되고 있는 18㎛ 값 이하로 축소될 수 있다.

구리의 절약과 유독성 산에 의하여 실행되는 에칭공정의 생략 때문에 경제적이고 환경친화적으로 얇은 구리 트랙의 직접적인 응용을 실행할 수 있게 된다.

x축과 y축상으로의 50ppm 미만의 치수안정성은 섬유사들의 완벽한 배열과 유리섬유의 높은 함량%를 아주 쉽게 얻을 수 있는 결과이다.

상기 적층판의 관통성은 사용되는 팁(tip)의 내구성 및 홀(hole) 편차의 큰 감소에 있어서 50%까지 향상된다. 상대 직경(relative diameter)이 큰 섬유사의 교차점의 수(일방향 유리섬유직물의 2배)가 크기 때문에 표준직물을 사용하여 제조된 시트에 존재하는 수지/유리섬유 비율의 균질성의 결여에 의하여 상기 두 요소는 부정적으로 영향을 받는다.

경화된 함침된 직물의 첫 번째 층의 표면에 적층되어 공정이 완료된 후에는 인쇄배선회로의 트랙을 형성하는 구리는 하부 직물의 모든 불규칙성을 재현한다. 특히, 직물로부터 끊어진채 튀어 나온 유리섬유 필라멘트는 트랙을 얇게 하고 단절시키는 "장애물(disturbance)"을 구성하여 물질을 거부(rejection of material)하는 현상을 일으킨다. 직조의 중요한 단계 동안에 유리섬유 필라멘트 절단의 주요원인인 섬유사의 교차수가 적게 존재하기 때문에 일방향 유리섬유직물의 표면에서 특히 위험한 상기 현상은 현저하게 축소된다.

섬유사와 위사의 교차수가 많은 표준직물에서 발생하고, 1.5% 이하인 경우가 드문 비틀어짐(distortion)을 조절할 때 일어나는 장력(tension)에 의하여 발생하는 시트의 뒤틀림(warping)은 일방향 유리섬유직물을 사용하면 비틀어짐 현상에 의하여 영향을 받지 않는 헐거운 상기 직물의 구조 때문에 크게 감소한다.

본 발명에 따른 유리섬유강화 수지 시트는 높은 기술수준의 인쇄배선회로의 제조에 사용하기 적당하다.

한편, 일방향 테이프를 사용하는 복합재료에서 흔히 마주치는 "플로(flaw)"현상을 제거하기 위해서 상기 일방향 유리섬유직물은 복합재료 제조기술과 함께 항공산업 및 조선산업과 같은 다른 산업분야에도 사용될 수 있다.

Claims

낮은 꼬임수를 갖거나 또는 꼬임이 없는 서로 다른 선밀도의 연속사로 제조되고, 20cm까지의 간격으로 5.5 ~ 22 텍스의 유리섬유사를 사용하여 경사방향으로 레노 인터워븐 바인딩(leno interwoven binding) 방식으로 섞어 짜여져 있는 일방향 유리섬유직물을 포함하는 유리섬유강화 수지 시트로서, 적층판에서 상기 섬유의 배향은 0°방향으로 50 ~ 80%이고 90°방향으로 50 ~ 20%로 이루어진 것을 특징으로 하는 유리섬유강화 수지 시트.
제1항에 있어서, 상기 수지는 에폭시계 수지이고 경화제 및 경화촉진제를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리섬유강화 수지 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적층판은 요구되는 전체의 두께상에 걸쳐 단독으로 90°로 배향된 유리섬유직물층으로 교대되는 0°로 배향된 유리섬유직물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리섬유강화 수지 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적층판은 요구되는 전체의 두께상에 걸쳐 쌍으로 90°로 배향된 유리섬유직물층으로 교대되는 0°로 배향된 유리섬유직물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리섬유강화 수지 시트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적층판은 0°로 배향된 2개의 외부 유리섬유직물층 및 90°로 배향된 내부 유리섬유직물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리섬유강화 수지 시트.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 층은 샌드위치 구조를 얻기 위해서 교대로 배열된 것을 특징으로 하는 유리섬유강화 수지 시트.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프리-프레그 시트는 0°와 90°로 교대로 배열된 것을 특징으로 하는 유리섬유강화 수지 시트.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 표면 거칠기는 2㎛ 보다 작은 것을 특징으로 하는 유리섬유강화 수지 시트.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 치수 안정성은 50ppm 보다 작은 것을 특징으로 하는 유리섬유강화 수지 시트.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일방향 유리섬유직물에 있어서, 경사방향으로 배열된 섬유사의 중량비율은 상기 일방향 직물의 총중량의 적어도 90%인 것을 특징으로 하는 유리섬유강화 수지 시트.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일방향 유리섬유직물은 직경 5 ~ 13㎛의 필라멘트사로 이루어진 것을 특징으로 하는 유리섬유강화 수지 시트.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일방향 유리섬유직물에 있어서 상기 섬유사는 11 ~ 136 텍스값을 갖는 것을 특징으로 하는 유리섬유강화 수지 시트.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일방향 유리섬유직물에 있어서 경사는 22 ~ 136 텍스 값을 갖고, 위사는 11 ~ 34 텍스 값을 갖으며, 경사방향으로 섞어 짜여진 섬유사는 5 ~ 22 텍스 값을 갖는 것을 특징으로 하는 유리섬유강화 수지 시트.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 유리섬유강화 수지 시트의 제조방법으로서,

낮은 꼬임수를 갖거나 또는 꼬임이 없는 서로 다른 선밀도의 연속사로 제조되고, 20cm까지의 간격으로 5.5 ~ 22 텍스의 유리섬유사를 사용하여 경사방향으로 레노 인터워븐 바인딩 방식으로 섞어 짜여져 있는 일방향 유리섬유직물을 수지로 함침하는 단계와 후속의 몰딩단계를 포함하는 것을 특징으로 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 수지시스템은 90%의 에폭시 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 제조방법.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 직물의 함침은 상기 수지를 용매로 희석하거나 또는 핫-멜트 기술을 사용하여 실행되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 상기 시트의 인쇄배선회로를 제조하기 위한 용도.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 상기 유리섬유강화 수지 시트에 의하여 형성된 절연 적층판을 포함하는 인쇄배선회로.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 상기 유리섬유강화 수지 시트를 포함하며, 35㎛ 보다 작은 너비의 구리 트랙을 갖는 고주파수용 인쇄배선회로.
"플로(flaw)" 현상이 없는 상기 일방향 유리섬유직물을 사용하여 얻어진 복합재료.