KR20000041058A - Printed circuit board with layer for reinforcing interfacial adhesion and method for improving interfacial adhesion - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것으로, 특히 다층 인쇄회로기판에서 기판의 적층시 금속층 위에 순도가 높은 구리를 도금한 후 그 표면을 흑화처리하여 기판의 적층시 접착력을 향상시킬 수 있는 계면접착력 강화층을 구비한 인쇄회로기판 및 계면접착력 향상방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a printed circuit board. In particular, in a multilayer printed circuit board, an interfacial adhesion reinforcing layer capable of improving adhesion when laminating a substrate by plating a high-purity copper on a metal layer upon stacking a substrate and then blackening the surface thereof It relates to a printed circuit board and a method for improving interfacial adhesion.
근래, 전자기기의 경박 단소화와 그 복잡성으로 전기부품이 실장되는 인쇄회로기판 역시 소형화되고 있다. 이러한 소형의 인쇄회로기판을 위해서는 회로패턴의 밀도가 향상되어야만 하는데, 이를 위해 금속회로기판이나 패키지기판을 다층으로 형성하여 각층에 회로를 형성한 후 층간의 회로를 연결하는 다층 회로기판(multi-layer board)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.Recently, printed circuit boards on which electrical components are mounted are becoming smaller due to the lighter and shorter electronic devices and their complexity. For such a small printed circuit board, the density of the circuit pattern should be improved. For this purpose, a multi-layer circuit board is formed by forming a circuit on each layer by forming a metal circuit board or a package board in multiple layers. research on boards is being actively conducted.
그런데, 상기 다층 회로기판에는 접착력의 불량으로 인해 회로기판의 적층시 층간에 들뜸현상이 자주 발생하게 되는데, 이러한 들뜸현상은 회로기판의 성능에 치명적인 영향을 미친다. 따라서, 층간의 접착력을 향상시키기 위해, 양면조화동박처리, 액체호닝(honing), 갈색처리(brown oxide) 혹은 흑화처리(black oxide) 등과 같은 여러가지 방법이 제공되고 있다. 이중에서도 양산시의 안정성이 훌륭하고 접착강도가 강하며 내열성이 우수한 흑화처리방법이 최근에 가장 많이 사용되고 있다.However, due to the poor adhesion of the multilayer circuit board, the lifting phenomenon frequently occurs during the stacking of the circuit boards. The lifting phenomenon has a fatal effect on the performance of the circuit board. Accordingly, in order to improve the adhesion between the layers, various methods such as double-sided copper foil treatment, liquid honing, brown oxide, or black oxide treatment have been provided. Among them, the blackening treatment method which has excellent stability in mass production, strong adhesive strength and excellent heat resistance has been used most recently.
일반적으로 흑화처리는 구리를 산화처리하여 산화구리(CuO)를 구리표면에 적출시키는 것이다. 처리액으로는 주로 아염소산나트륨, 수산화나트륨 혹은 인산나트륨과 같은 알칼리금속을 사용하는데, 표 1의 성분을 갖는 금속을 아염소산나트륨을 처리액으로 사용하는 일반적인 흑화처리의 화학식은 다음과 같다.In general, the blackening process is to oxidize copper to extract copper oxide (CuO) on the copper surface. Alkali metals such as sodium chlorite, sodium hydroxide or sodium phosphate are mainly used as the treatment liquid, and the general formula of the blackening treatment using the metal having the components shown in Table 1 as the treatment liquid is as follows.
2Cu(OH)2→ 2CuO + 2H2O2Cu (OH) 2 → 2CuO + 2H 2 O
상기 표 1의 성분은 일반적인 인쇄회로기판에 사용되는 동박의 성분이다. 이 동박을 흑화처리하면, 구리 이외의 성분, 즉 Fe, P, Zn과 같은 불순물에 의해 동박표면이 완전하게 흑화처리되지 않는다. 이러한 현상은 흑화처리후에 동박을 관찰하면 알 수 있게 된다. 흑화처리가 완전한 경우에는 동박표면이 고르게 흑색을 띠는 반면에 상기와 같이 불순물에 의해 완전한 흑화가 이루어지지 않는 경우에는 동박 표면의 흑화된 색이 고르지 않게 될 뿐만 아니라 다양한 색을 띠게 되며, 심지어 줄무늬와 같은 형태가 나타나는 경우도 있다.The component of Table 1 is a component of copper foil used in a general printed circuit board. When the copper foil is blackened, the copper foil surface is not completely blackened by impurities other than copper, that is, impurities such as Fe, P, and Zn. This phenomenon can be seen by observing the copper foil after the blackening treatment. If the blackening process is complete, the surface of the copper foil is evenly black. On the other hand, if the complete blackening is not performed by the impurities as described above, the blackening of the surface of the copper foil is not only uneven but also various colors, even streaks. In some cases, the form
이러한 현상은 인쇄회로기판의 금속을 흑화했을 때에는 모두 발생하는 것으로, 그 원인은 주로 동박에 포함된 불순물성분에 기인한다. 흑화처리의 이유가 주로 표면에 균일한 조도(uniform roughness)를 부여하여 접착력을 향상시키기 위한 것이기 때문에, 상기와 같은 불순물에 의한 완전하지 못한 흑화는 기판의 적층계면의 접착력 약화를 초래한다. 따라서, 층 사이에 들뜸현상이 발생하게 되어 제품의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.These phenomena occur when the metal of the printed circuit board is blackened, and the cause is mainly due to the impurity component contained in the copper foil. Since the reason for the blackening treatment is mainly to give uniform roughness to the surface to improve the adhesive force, incomplete blackening by the above impurity causes weakening of the adhesive force of the laminated interface of the substrate. Therefore, there is a problem in that the lifting phenomenon occurs between the layers to reduce the reliability of the product.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 회로기판의 적층시 기판의 회로위에 표면이 흑화처리된 구리층을 형성하여 계면결합력을 향상시킨 결합접착력 강화층을 구비한 인쇄회로기판 및 계면접착력 향상방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and when printed circuit boards are formed, a copper layer having a blackened surface is formed on the circuits of the substrate to improve the interfacial bonding force. It is an object to provide a method.
본 발명의 다른 목적은 금속층위에 표면이 흑화처리된 구리층을 형성하여 금속층을 접착할 때 계면접착력을 향상시킬 수 있는 금속층의 계면접착력 향상방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for improving the interfacial adhesion of a metal layer, which can improve the interfacial adhesion when forming a copper layer having a blackened surface on the metal layer to adhere the metal layer.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 인쇄회로기판은 동박이 에칭되어 제1회로가 형성된 기판과, 상기 제1회로위에 형성되며 표면이 흑화처리되어 계면결합력이 향상된 구리층과, 상기 기판 전체에 걸쳐서 형성되어 상기 제1회로와 접착되는 접착층과, 상기 접착층 위에 형성된 제2회로로 구성된다.In order to achieve the above object, a printed circuit board according to the present invention is a copper foil is etched substrate having a first circuit, a copper layer formed on the first circuit and the surface is blackened to improve the interfacial bonding force, and the substrate An adhesive layer formed throughout and bonded to the first circuit, and a second circuit formed on the adhesive layer.
구리층은 순도가 약 99％ 이상으로 알칼리액을 작용시킴에 따라 그 표면이 산화되어 흑화처리막이 형성된다. 흑화처리막은 구리층 표면에 균일한 조도를 제공함으로써 기판의 적층시에 계면접착력을 향상시킨다.As the copper layer acts on an alkaline liquid with a purity of about 99% or more, its surface is oxidized to form a blackened film. The blackened film improves the interfacial adhesion at the time of laminating the substrate by providing uniform roughness on the surface of the copper layer.
또한, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 계면접착력 향상방법은 기판의 회로위에 구리를 도금하여 금속층을 형성하는 단계와, 상기 금속층의 표면을 흑화처리하는 단계와, 상기 금속층 위에 접착층을 형성하여 상기 금속층과 접착하는 단계와, 상기 접착층 위에 회로를 형성하는 단계로 구성된다.In addition, the method of improving the interfacial adhesion of a printed circuit board according to the present invention includes the steps of forming a metal layer by plating copper on a circuit of a substrate, blackening the surface of the metal layer, and forming an adhesive layer on the metal layer to form the metal layer. And a step of forming a circuit on the adhesive layer.
이러한 계면접착력 향상방법은 인쇄회로기판에 국한되는 것이 아니라 일반적인 금속층에 다른 금속층을 접착하는 경우나 금속판과 금속판을 접착하는 경우에도 적용가능하다.The method for improving interfacial adhesion is not limited to a printed circuit board, but may be applied to a case where another metal layer is bonded to a general metal layer, or when a metal plate and a metal plate are bonded.
도 1은 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 계면접착력 향상방벙을 나타내는 도면.1 is a view showing how to improve the interface adhesion of the printed circuit board according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 계면접착력 강화층을 구비한 다층 금속층을 나타내는 도면.2 is a view showing a multi-layered metal layer having an interfacial adhesion reinforcing layer according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1 : 수지층 2 : 회로1: resin layer 2: circuit
3 : 구리층 5 : 흑화처리막3: copper layer 5: blackening film
6 : 접착층6: adhesive layer
본 발명의 가장 기본적인 목적은 복수의 층으로 이루어진 금속 인쇄회로기판이나 패키지 응용기판에서 기판의 적층시 층 사이의 접착력을 향상시키기 위한 것이다. 이러한 접착력향상을 위한 방법에는 여러가지가 있지만, 본 발명에서는 이러한 수단으로 종래의 흑화처리를 이용한다. 그런데, 흑화처리에서는 동박에 불순물이 존재하는 경우 상술한 바와 같이 흑화가 완전하게 이루어지지 않기 때문에 많은 문제는 있지만, 그래도 흑화처리가 다른 방법보다는 양산에 유리하고 안정성이 좋으며 접착강도 및 내열성이 우수하지 때문에 이 흑화처리를 사용하는 것이 바람직하다.The most basic object of the present invention is to improve the adhesion between layers when laminating a substrate in a metal printed circuit board or a package application substrate composed of a plurality of layers. There are many methods for improving such adhesion, but in the present invention, the conventional blackening treatment is used as such means. However, in the blackening treatment, if there is an impurity in the copper foil, there are many problems because blackening is not completely performed as described above. Therefore, it is preferable to use this blackening process.
본 발명에서는 흑화처리에서 발생하는 문제를 해결하여 적층된 층간의 접착력을 향상시키기 위해, 층 사이에 새로운 층을 형성한다. 이 새로운 층은 불순물이 포함되지 않은 순도가 높은(순도가 약 99％ 이상) 순수한 구리로 이루어진 층으로서, 그 표면을 흑화처리함에 따라 표면이 완전히 흑화되어 균일한 조도가 부여된다. 새로운 층은 적층시 층 사이의 접착력을 강화시키기 위해 형성되는 것으로, 흑화처리가 된 이러한 층 자체가 층 사이의 접착력을 강화시키기 위한 접착력 강화층으로 작용한다. 본 발명의 상세한 설명과 특허청구의 범위에서는 이러한 계면접착력 강화층이 새로운 구리층과 그 표면에 형성된 흑화처리막을 포함하는 층으로 묘사될 것이다.In the present invention, a new layer is formed between the layers in order to solve the problems occurring in the blackening process and to improve the adhesion between the laminated layers. This new layer is made of pure copper with high purity (more than about 99% purity) free of impurities. As the surface is blackened, the surface is completely blackened to give uniform roughness. The new layer is formed to reinforce the adhesion between the layers at the time of lamination, and this blackened layer itself serves as an adhesion reinforcing layer to reinforce the adhesion between the layers. In the detailed description and claims of the present invention, this interfacial adhesion enhancing layer will be described as a layer comprising a new copper layer and a blackening film formed on the surface thereof.
이러한 새로운 층을 형성에 의한 흑화처리는 특히 동박적층판(copper clad laminate)에 적용할 경우 유용하다. 동박적층판은 일반적으로 프리프레그(prepeg)를 사이에 두고 양면에 동박을 압착하여 형성한다. 이러한 동박적층판의 동박은 강도 등과 같은 특성을 향상시키기 위해 불순물이 첨가되기 때문에 흑화처리시 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 동박 위에 구리층을 형성하고 이 구리층을 흑화처리함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있게 된다. 도 1은 동박적층판에 상기 방법을 적용한 경우를 나타내는 도면이다.The blackening treatment by forming these new layers is particularly useful when applied to copper clad laminates. Copper foil laminated sheets are generally formed by pressing copper foil on both surfaces with a prepreg interposed therebetween. Since the copper foil of such a copper foil laminated plate is added with impurities to improve properties such as strength, problems may occur during blackening. Therefore, this problem can be solved by forming a copper layer on copper foil and blackening this copper layer. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the case where the said method is applied to copper foil laminated boards.
우선, 도 1(a)에 도시된 바와 같이 동박적층판의 동박을 에칭하여 수지층(1)위에 회로를 형성한 후, 그 위에 약 99％ 이상의 순도를 갖는 구리를 적층하여 금속층(3)을 형성한다. 이어서, 도 1(b)에 도시된 바와 같이 상기 금속층(3)에 NaclO2, NaOH, NaPO4와 같은 알칼리액을 작용하여 금속층(3)의 표면을 흑화처리한다. 이때, 상기 알칼리액은 PH가 약 13∼14이고 처리온도는 약 95℃이며 처리시간은 약 1∼2분이다. 일반적인 흑화처리공정은 다음과 같다.First, as shown in Fig. 1 (a), the copper foil of the copper-clad laminate is etched to form a circuit on the resin layer 1, and then a copper layer having a purity of about 99% or more is laminated thereon to form the metal layer 3. do. Subsequently, as shown in FIG. 1B, an alkali solution such as NaclO 2 , NaOH, and NaPO 4 is applied to the metal layer 3 to blacken the surface of the metal layer 3. In this case, the alkaline liquid has a pH of about 13 to 14, a treatment temperature of about 95 ° C, and a treatment time of about 1 to 2 minutes. The general blackening process is as follows.
우선, 금속층(3)을 버프(buff)로 연마하여 금속층(3)의 표면을 가공한 후, 세수(cleaning)한다. 이어서, 황산과 과산화수소의 혼합액 또는 과황산 암모늄액 등으로 소프트에칭(soft etching)한 후 다시 유수와 산으로 세수한다. 그 후, 약 95℃의 온도에서 상기한 알칼리액으로 약 1∼2분동안 흑화처리하고 다시 세수하고 건조한다.First, the metal layer 3 is buffed to process the surface of the metal layer 3 and then washed. Subsequently, after soft etching with a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide or ammonium persulfate solution, the product is washed with running water and acid again. Thereafter, blackening is carried out with the above-mentioned alkaline liquid at a temperature of about 95 ° C. for about 1 to 2 minutes, followed by further washing and drying.
상기 흑화처리에 의해 금속층(3)위에는 도 1(c)에 도시된 바와 같이 흑화처리막(5)이 형성된다. 이러한 흑화처리에 의해 금속층(3) 표면에 균일한 조도가 부가되어, 도 1(d)에 도시된 바와 같이 RCC(Resin Clad Copper)가 상기 금속층(6) 위에 접착될 때, 금속층(3)과 RCC의 수지층(6;주로 프리프레그로 이루어짐) 사이의 계면접착력이 대폭 향상된다. 이후, 상기 RCC의 동박이 에칭되어 수지층(6)위에 새로운 회로(7)가 형성된다.The blackening treatment film 5 is formed on the metal layer 3 by the blackening treatment as shown in Fig. 1C. By the blackening process, uniform roughness is added to the surface of the metal layer 3, and when Resin Clad Copper (RCC) is adhered onto the metal layer 6 as shown in FIG. 1 (d), the metal layer 3 and The interfacial adhesion between the resin layers 6 of the RCC (mainly composed of prepregs) is greatly improved. Thereafter, the copper foil of the RCC is etched to form a new circuit 7 on the resin layer 6.
상기 방법은 동박적층판을 이용한 빌드업방식(build-up)방식의 인쇄회로기판의 제조방법을 나타내는 것이다. 그러나, 본 발명의 방법이 이러한 특정한 방식의 인쇄회로기판 제조방법에만 적용되는 것은 아니라, 일반적인 다층 인쇄회로기판의 제조방법도 본 발명이 용이하게 적용가능하다. 그 이유는 흑화처리에 의한 균일한 조도의 부여는 금속층과 프리프레그 사이의 접착력만을 강화시키는 것이 아니라, 다른 층간의 접착력도 강화시킬 수 있기 때문이다. 또한, 본 발명이 인쇄회로기판에만 적용되는 것도 아니다. 인쇄회로기판이 아닌 다른 기술분야에서도 금속층과 금속층을 접착할 때 혹은 금속층과 다른 물질을 접착할 때 본 발명은 유용하게 적용될 수 있다.The method represents a method of manufacturing a build-up type printed circuit board using a copper clad laminate. However, the method of the present invention is not only applied to the method of manufacturing a printed circuit board of this specific method, but the method of manufacturing a general multilayer printed circuit board is also easily applicable. The reason is that the provision of uniform roughness by the blackening treatment not only enhances the adhesive force between the metal layer and the prepreg but also enhances the adhesive force between the other layers. In addition, the present invention is not only applied to a printed circuit board. In the technical field other than the printed circuit board, the present invention can be usefully applied when bonding a metal layer and a metal layer or when bonding a metal layer and another material.
도 2에 도시된 구조는 상기 다른 분야에 적용된 일례로서, 구리층과 구리층 혹은 구리층과 다른 금속층을 접착할 때에도 흑화처리된 계면접착력 강화층은 유용하다. 즉, 소량의 불순물이 첨가되어 특성이 강화된 제1구리층(11) 위에 약 99％ 이상의 순도를 갖는 구리를 도금하여 제2구리층(11)을 형성한 후 그 위에 알칼리액을 작용시켜 상기 제2구리층(11)의 표면을 흑화처리한다. 이러한 흑화처리에 의해 도 1에서 설명한 바와 같이 제2구리층(13)의 표면에 균일한 조도가 부가되고 이 조도에 의해 접착층(16)을 형성할 때 제2구리층(13)과 접착층(16) 사이의 계면접착력이 대폭 향상된다. 따라서, 상기 제1구리층(11)과 다른 금속층(17)의 안정된 접착을 얻을 수 있게 된다.The structure shown in FIG. 2 is an example applied to the other fields, and when the copper layer and the copper layer or the copper layer and the other metal layer are bonded, the blackened interface adhesion reinforcing layer is useful. That is, a small amount of impurities are added to plate the copper having a purity of about 99% or more on the first copper layer 11 having enhanced properties to form the second copper layer 11, and then act an alkaline liquid thereon. The surface of the 2nd copper layer 11 is blackened. By this blackening process, as shown in FIG. 1, uniform roughness is added to the surface of the 2nd copper layer 13, and when the adhesive layer 16 is formed by this roughness, the 2nd copper layer 13 and the contact bonding layer 16 are carried out. The interfacial adhesive force between) is greatly improved. Therefore, stable adhesion of the first copper layer 11 and the other metal layer 17 can be obtained.
상기한 회로에서의 계면접착력 향상이나 금속판의 계면접착력 향상은 회로나 금속이 구리가 아닐 경우에 더욱 유용하다. 일반적으로 구리 이외의 금속은 그 표면에 흑화처리를 하여 표면에 균일한 조도를 부가하는 것이 불가능하게 된다. 따라서, 인쇄회로기판의 회로가 구리가 아닌 다른 금속으로 이루어진 경우 회로 위에 순도가 좋은 구리를 도금하고 흑화처리를 함으로써 회로와 접착층과의 계면접착력을 향상시킬 수 있으며, 구리가 아닌 금속층에 다른 금속층 등을 부착할 때에도 금속층에 구리를 도금한 후 그 표면을 흑화처리함으로써 원하는 접착력을 얻을 수 있게 된다.Improving the interfacial adhesion of the circuit and the interfacial adhesion of the metal plate are more useful when the circuit or the metal is not copper. In general, metals other than copper are blackened on the surface and it becomes impossible to add uniform roughness to the surface. Therefore, when the circuit of the printed circuit board is made of a metal other than copper, the interface adhesion between the circuit and the adhesive layer can be improved by plating copper with good purity on the circuit and performing blackening treatment. In the case of attaching the metal layer, the surface of the metal layer may be plated with copper, and the surface may be blackened to obtain a desired adhesive force.
따라서, 본 발명은 특정한 인쇄회로기판이나 물질에 한정되는 것은 아니며, 결국 본 발명의 권리의 범위는 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되어야만 할 것이다.Accordingly, the invention is not limited to particular printed circuit boards or materials, and eventually the scope of the invention should be determined by the appended claims.
본 발명은 상기한 바와 같이, 인쇄회로기판의 동박 혹은 일반적인 금속층 위에 구리를 도금하여 구리층을 형성하고 그 표면을 흑화처리하여 균일한 조도를 부가함으로써, 층 사이의 계면접착력을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.As described above, the present invention provides a copper layer by plating copper on a copper foil or a general metal layer of a printed circuit board, and blackens the surface thereof to add uniform roughness, thereby greatly improving the interfacial adhesion between the layers. do.
Claims (9)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100675012B1 (en) * | 2006-02-06 | 2007-01-29 | 삼성전자주식회사 | Pcb having enforced copper plated film and method thereof |
| CN110771270A (en) * | 2017-05-19 | 2020-02-07 | 佐佐木贝慈 | Substrate for mounting electronic component and method for manufacturing the same |
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