KR20010075617A - 캐리어 박 부착 전해 동박(電解銅箔) 및 그 전해 동박을사용한 동 클래드 적층판 - Google Patents

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Abstract

프린트 배선판에, 레이저법에 의한 관통홀(PTH), 인터스티셜·바이어 홀(IVH), 브라인드·바이어 홀(BVH) 등의 형성을 용이하게 할 수 있는 캐리어 박 부착 전해 동박의 제공을 목적으로 하는 것이다.
본 발명의 내용은, 캐리어 박의 표면 위에, 유기계 접합 계면층을 형성하고, 그 접합 계면층 위에 전해 동박층을 석출 형성시켜서 얻어지는 캐리어 박 부착 전해 동박으로서, 캐리어 박은 그 유기계 접합 계면층 및 전해 동박층을 석출 형성하는 면에 대하여, 미세 동 입자를 부착 형성한 것을 사용한 것을 특징으로 하는 캐리어 박 부착 전해 동박에 의한 것이다.

Description

캐리어 박 부착 전해 동박(電解銅箔) 및 그 전해 동박을 사용한 동 클래드 적층판{ELECTROLYTIC COPPER FOIL WITH CARRIER FOIL AND COPPER-CLAD LAMINATE USING THE ELECTROLYTIC COPPER FOIL}
종래부터, 캐리어 박 부착 전해 동박은, 전기, 전자산업의 분야에서 사용되는 프린트 배선판 제조의 기초재료로서 널리 사용되어 왔다. 일반적으로, 캐리어 박 부착 전해 동박은 열간 프레스 성형으로 유리 에폭시 기재(基材), 페놀 기재, 폴리이미드 등의 고분자 절연기재와 맞붙여 동 클래드 적층판으로 하고, 프린트 배선판 제조에 사용된다.
이 캐리어 박 부착 전해 동박은, 열간 프레스 성형시에 동박(銅箔)에 주름이 발생하는 것을 방지하여, 주름부에 기인하는 동박 크랙을 방지하고, 프리프래그(prepreg)로부터 수지가 스며나오는 것을 막는다. 또한, 캐리어 박 부착 전해 동박은, 이와 같은 문제를 해결함과 동시에, 열간 성형 프레스시의 종료시점까지 동박 면에의 이물 혼입을 방지할 수 있는 획기적인 동박으로서 주목을 받아왔다.
즉, 캐리어 박 부착 전해 동박은, 캐리어 박과 전해 동박을 평면적으로 맞붙인 것과 같은 구성의 것으로, 캐리어 박이 부착된 채로 프레스 성형하고, 에칭에 의해 동 회로를 형성하기 직전에 캐리어 박을 제거할 수 있는 것이다. 이에 따라 전해 동박의 취급시 및 프레스 시의 주름발생의 방지, 동 클래드 적층판에서의 표면오염의 방지가 가능하게 되는 것이다.
본 명세서에 있어서는,「캐리어 박」이라고 하는 명칭을 사용하고 있으나, 이 캐리어 박은, 전해 동박과 마치 평면적으로 서로 붙인것 같은 형태로 사용되는 것이다. 캐리어 박의 표면 위에, 전해 동박으로 되는 동 성분을 전석(電析)시켜, 적어도 동 클래드 적층판의 제조 완료시까지는, 전해 동박층과 접합된 상태를 유지하고, 취급을 용이하게 하고, 전해 동박을 모든 의미에서 보강하며 보호하는 역할을 가지는 것이다. 따라서, 캐리어 박은 소정의 강도를 가질 필요가 있다. 이들을 만족하는 것이라면 「캐리어 박」으로서 사용할 수 있는데, 일반적으로는 금속박이 상정되지만, 이에 한정되지는 않는다.
캐리어 박 부착 전해 동박은, 일반적으로 필러블 타입(Peelable type)과 에쳐블 타입(etchable type)으로 대별할 수 있는데, 필러블 타입의 캐리어 박 부착 전해 동박의 캐리어 박과 전해 동박과의 접합 계면의(接合界面) 박리 안정성을 비약적으로 향상시킨 제품으로서, 본 발명자 등은 캐리어 박과 전해 동박과의 접합 계면에 유기계제(有機系劑)를 사용한 필러블타입의 캐리어 박 부착 전해 동박을 제창하여 왔다.
그러나, 최근의 동박에 대한 요구는, 동 클래드 적층판에 적층 가공한 후에,프린트 배선판으로 가공하는 에칭가공 및 다층화 공정에 있어서, 보다 사용하기 좋은 동박에 대한 요구가 높아지고 있다. 최근, 전자, 전기기기의 다운 사이징(down sizing)의 요구는 멈출 줄 모르고, 그 기본 부품인 프린트 배선판의 다층화, 그 동박회로의 고 밀도화, 실장(實裝)부품의 고밀도 실장화가 보다 강하게 요구 되어 오고 있기 때문이다.
보다 한층 동박 회로의 고밀도화 및 실장부품의 고밀도 실장화를 도모하는 경우, 동박 회로를 보다 정밀한 방향으로 가져갈 필요가 있고, 회로의 세선화(細線化)가 요구된다. 그래서, 이들 기판의 다층화도 당연히 이루어지고, 층간의 도통(導通)을 확보하는 수단으로서 프린트 배선판에 관통홀(PTH), 인터스티셜·바이어 홀(inter stitial via hole;IVH), 브라인드·바이어 홀(blind via hole;BVH) 등이 형성된다. 이들은, 프린트 배선판에 소정의 구멍을 뚫는 것에 의해 형성되는 것이다. 이들의 가공은, 종래 드릴가공을 이용하여 행해지고 있었으나, 최근에는 동박회로의 정밀화에 따라, 보다 고정밀도의 가공을 하기 위해 탄산가스 레이져 등이 이용되어 왔다.
이 레이저 가공은, 극히 미세한 가공을 고정밀도로 할 수 있다는 점에 있어서는 대단히 우수한 것이나, 그 가공조건을 설정하는 것이 극히 곤란하다. 프린트 배선판에 사용하는 동박은, 그 표면이 광택을 가지고 있어 레이저광을 반사하는 성질을 가지고 있기 때문이다.
본 발명은 캐리어 박 부착 전해 동박(電解銅箔), 그 캐리어 박 부착 전해 동 박을 사용한 동 클래드 적층판에 관한 것이다.
도 1은, 캐리어 박 부착 전해 동박의 단면 모식도이고,
도 2는, 캐리어 박에 부착 형성된 미세 동 입자의 SEM 관찰 모습이고,
도 3은, 캐리어 박을 박리한 후의 전해 동박 표면의 명도와 표면 거칠기와의 상관관계를 나타낸 것이고,
도 4는, 캐리어 박을 박리한 후의 전해 동박 표면의 반사율과 표면 거칠기와의 상관관계를 나타낸 것이고,
도 5는, 캐리어 박을 박리한 후의 전해 동박 표면의 반사율과 명도와의 상관관계를 나타낸 것이고,
도 6은, 레이저 가공 후의 바이어 홀의 단면 관찰도이고,
도 7은, 캐리어 박 부착 전해 동박의 제조장치의 모식 단면이고,
도 8은, 레이저 가공후의 바이어 홀의 단면 관찰도이며,
도 9는, 레이저 가공후의 바이어 홀의 단면 관찰도이다.
본 발명자 등이 제창해 온 캐리어 박과 전해 동박과의 접합 계면에 유기계제를 사용한 필러블 타입의 캐리어 박 부착 전해 동박중에서도, 더욱이 본 발명자 등은 캐리어 박과 전해 동박과의 접합 계면의 박리 안정성을 향상시킴과 동시에, 동 클래드 적층판을 성형하여 이후의 에칭 공정, 레이저 가공을 고려하여, 우수한 성능을 발휘하는 캐리어 박 부착 전해 동박의 제공을 목적으로 해서, 이하의 발명을 하는데 이른 것이다. 이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
청구항 1에서는, 캐리어 박의 표면 위에, 유기계(有機系) 접합 계면층을 형성하고, 그 접합 계면층 위에 전해 동박층을 석출 형성시켜서 얻어지는 캐리어 박부착 전해 동박에 있어서, 캐리어 박은, 그 유기계 접합 계면층 및 전해 동박층을 석출 형성하는 면에, 미세 동 입자를 부착 형성한 것을 특징으로 하는 캐리어 박 부착 전해 동박으로 하고 있다.
이 청구항 1에서 말하는 캐리어 박 부착 전해 동박이란, 도 1의 단면 모식도에서 나타내는 것처럼, 캐리어 박과 전해 동박이, 마치 서로 붙여진 상태의 전해 동박인 것이다. 이상 및 이하에 있어서, 전해 동박과 전해 동박층, 캐리어 박과 캐리어 박층, 접합 계면과 접합 계면층이란, 각각 같은 부위를 나타내며, 설명 내용에 따라 적절히 구분하여 사용하는 것으로 한다.
본 발명에 관한 캐리어 박 부착 전해 동박은, 캐리어 박으로서 표면에 미세 동 입자를 형성 부착시킨 것을 사용한 점에 특징을 가진다. 이 미세 동 입자는, 캐리어 박의 표면에, 일반적으로는 전해법을 사용하여 형성하는 것이다. 이와같이, 캐리어 박 부착 전해 동박의 캐리어 박 표면에 직접 미세 동 입자를 형성한다고 하는 기술적 사상은 종래에 없었다.
여기서, 캐리어 박의 표면에 미세 동입자를 부착 형성한 이유에 대하여 설명한다. 캐리어 박 부착 전해 동박의 제조방법은, 캐리어 박의 표면에 접합 계면층을 형성하고, 그 접합 계면층 위에 동 성분을 전석(電析)시키므로써 전해 동박층을 형성하는 것이다. 따라서, 동 성분을 전석시키는 캐리어 박의 면에 미리 미세 동 입자를 형성해 두면, 그 미세 동 입자가 가지는 형상이, 접합 계면을 개재하여 형성되는 동박 표면에 전사(轉寫)하고, 더욱이 캐리어 박을 박리시킨 때에 미세 동 입자의 일부가 동박 쪽으로 이행 전사하는 것으로 된다.
이 접합 계면 쪽의 동박 표면은, 열간 프레스 가공하여 수지 기재(基材)와 합쳐져, 캐리어 박을 박리시켜 제거한 경우에는, 동 클래드 적층판의 가장 표면에 위치하는 것으로 된다. 즉, 동 클래드 적층판 표면에 나타난 전해 동박층이 가진 표면 형상이, 캐리어 박의 표면에 형성한 미세 동 입자에 의해 일정한 요철(凹凸) 형상을 가지며, 광택을 없앤 상태로 되는 것이다. 이 표면 형상을 가지는 동박은, 통상의 동박에 비해, 그 표면이 미세한 요철(凹凸)을 가지므로, 그 표면은 갈색에서 흑색의 색조를 가지게 되는 것이다.
여기서 캐리어 박에 부착 형성하는 미세 동 입자는, 청구항 2 에 기재한 것처럼, 눈으로 보면 갈색에서 흑색 범위의 색체로서 파악되며, 미세 동 입자의 입경이 0.01㎛ ∼ 5.0 ㎛ 인 것이 바람직하다. 바람직하다고 한 것은, 전해법으로 미세 동 입자를 형성하는 이상, 그 만들어 넣는 정밀도에 통상 일정한 편차를 발생하기때문이다. 이상 및 이하에 있어서, 미세 동 입자란, 도 2의 (a)∼(c)에 나타내는 것처럼 구(球)형의 것에 한하지 않고, 침상(針狀)이나 나무가지상 등으로 성장한 것으로서, 전석법(電析法)의 버닝(burning) 도금조건에서 얻어지는 동 입자의 모든 개념을 포함하는 것이다. 그리고, 침상 및 나뭇가지상의 동 입자의 경우에 있어서 입경이란, 그 장경(長徑)을 의미하는 것이다.
도 2에 나타내는 미세 동 입자를 캐리어 박으로 형성한 것을 사용하여, 본 발명에 관계한 캐리어 박 부착 전해 동박을 제조하고, 캐리어 박과 전해 동박과의 접합 계면의 박리 강도를 측정하면, 도 2(a)의 경우가 9.8g/㎝, 도 2(b)의 경우가 0.2 g/㎝, 도 2(c)의 경우가 110 g/㎝로 되었다. 이것은, 캐리어 박의 표면에 형성하는 미세 동 입자의 레벨을 바꾸는 것에 의해, 해당 계면에서의 박리 강도를 컨트롤할 수 있는 것을 의미하는 것이다.
캐리어 박의 표면에 형성하는 미세 동 입자는 세밀하면 세밀할수록, 캐리어 박을 제거한 후의 동 박 표면의 색채는 흑색에 가까운 것으로 된다. 입경이 0.01㎛ 이하인 미세 동 입자는, 형성하기 어렵고 공업적 관점에서 보아 품질관리가 곤란하게 된다. 그리고, 입경이 5.0㎛ 이상인 입경의 미세 동 입자는, 나뭇가지상으로 성장하여 꺾어지기 쉽고, 받은 빛의 반사율이 높게 되며, 광택이 강하고, 갈색에서 흑색 범위의 색채로서 포착할 수 없게 된다.
여기서 사용하는 캐리어 박은, 특히 재질을 한정하지 않는다. 캐리어 박으로서 알루미늄박, 동박, 표면을 메탈 코팅한 수지박 등, 캐리어로서 사용하는 것이 가능한 모든 것을 포함하는 개념으로 사용되고 있다. 또한, 캐리어 박으로서의 두께에 대해서도, 특별한 한정은 없다. 공업적 관점에서, 박으로서의 개념은. 일반적으로 200㎛ 두께 이하인 것을 박(箔)으로 부르고 있으며, 이 개념을 이용하면 충분한 것이다.
유기계 접합 계면층의 형성에 사용하는 유기계제는, 청구항 4에 기재한 것 처럼, 질소함유 유기화합물, 유황함유 유기화합물 및 칼본산 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이 질소함유 유기화합물, 유황함유 유기화합물 및 칼본산 중, 질소함유 유기화합물에는, 치환기(置換基)를 가지는 질소함유 유기 화합물을 포함하고 있다. 구체적으로는, 질소함유 유기 화합물로서는, 치환기를 가지는 트리아졸 화합물인 1,2, 3-벤조트리아졸(이하,「BTA」라 칭한다), 카르복시 벤조트리아졸(이하, 「CBTA」라 칭한다), N', N'-비스(벤조트리아조릴 메틸) 유리아(이하, 「BTD-U」라 칭한다), 1H-1, 2, 4-트리아졸(이하,「TA」라 칭한다) 및 3-아미노-1H-1, 2, 4-트리아졸 (이하, 「ATA」라고 칭한다) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
유황함유 유기화합물에는, 멜카푸트 벤조티아졸(이하,「MBT」라 칭한다), 티오시아눌 산(이하,「TCA」라 칭한다) 및 2-벤즈 이미다졸티올(이하,「BIT」라 칭한다) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
칼본산은, 특히 모노 칼본산을 사용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 오레인산, 리놀산 및 리노레인 산 등을 사용하는 것이 바람직하다.
전술한 유기계제의 사용방법에 대해서, 캐리어 박 위에의 접합 계면층의 형성방법에 대하여 기술하면서 설명하는 것으로 한다. 캐리어 박 위에의 접합 계면층의 형성은, 전술한 유기계제를 용매로 용해시키고, 그 용매 중에 캐리어 박을 침지(浸漬) 시키든지, 접합 계면층을 형성하고자 하는 면에 대한 샤워링, 분무법, 적하법(滴下法) 및 전착법(電着法) 등을 사용하여 행할 수 있으며, 특히 한정된 수법을 채용할 필요성은 없다. 이때 용매 중의 유기계제의 농도는, 상기한 유기계제 모두에 있어서, 농도 0.01g/1∼10g/1, 액온(液溫) 20∼60℃의 범위가 바람직하다. 유기계제의 농도는 특히 한정되는 것은 아니며, 본래 농도가 높든 낮든 문제로 되지 않는다.
접합 계면층의 형성원리로부터, 전술한 유기계제는 다음과 같은 이유에 의해 캐리어 박 표면 위에 안정적으로 존재하는 것으로 생각된다. 예를 들면, 금속인 캐리어 박에 유기계제의 접합 계면층을 형성하는 경우, 캐리어 박의 표면에 형성되어 있는 금속산화 피막인 산화 금속층에 대하여, 유기계제가 흡착하는 것으로 된다. 그리고, 그 산화 금속층에 부착한 상태에서, 표층에 존재하는 산소 등의 결합자(結合子)와 결합되어, 접합 계면층을 형성하는 유기계제가 안정되는 것으로 추측되고 있다.
따라서, 유기계제의 농도가 높을수록 유기계제가 캐리어 박 표면에 흡착하는 속도가 빠르게 된다고 말할 수 있는데, 기본적으로 유기계제의 농도는 제조라인의 속도에 따라서 정해지게 된다. 캐리어 박과 용매에 용해시킨 유기계제를 접촉시키는 시간도 제조라인의 속도로부터 정해지는데, 실용적으로는 5∼60초의 접촉시간으로 된다.
이들을 고려한 결과, 하한 값인 유기계제의 농도 0.01g/ℓ보다도 낮은 농도로 되면, 단시간에 캐리어 박 표면으로의 흡착은 곤란하며, 더욱이 형성되는 접합계면층의 두께에 편차가 발생하여 제품 품질의 안정화가 불가능하게 되는 것이다. 한편, 상한 값인 10g/ℓ을 초과하는 농도로 하여도, 유기계제의 캐리어 박 표면으로의 흡착속도가 첨가량에 따라 특히 증가하는 것도 아니어서, 생산 코스트 면에서 보더라도 바람직하다고는 말할 수 없기 때문이다.
전술한 유기계제를 사용하여, 전술한 조건의 범위에서 접합 계면층을 형성하면, 청구항 3에 기재한 바와 같이, 유기계 접합 계면층의 두께를 캐리어 박 부착 전해 동박의 단위면적 당의 중량으로 나타내면 5∼100㎎/㎡의 범위로 되는 것이다. 이 범위이면, 전해 동박층을 석출 형성시킬 때의 도전성에는 아무런 영향도 없게된다. 그리고, 5㎎/㎡ 이하의 두께인 경우는, 접합 계면층으로서 적정한 박리 강도를 확보하는 것이 곤란하게 되며, 100㎎/㎡ 이상의 두께인 경우는 통전이 안정되게 될 수 없기 때문이다. 따라서, 여기에 명기한 두께 범위로, 적정한 박리강도의 확보가 가능하고, 더욱이 동의 안정된 전해 석출이 가능하게 되는 것이다.
그리고, 이 유기피막은, 희(希)황산, 희염산 등의 용액으로 산세척하는 것에 의해 용이하게 제거할 수 있는 것으로, 프린트 배선판의 제조공정에 악영향을 주는 경우는 없다. 이상에서 설명한 유기계제는, 현 단계에 있어서,동 클래드 적층판에 가공하여 이후의, 프린트 배선판의 제조공정으로서 존재하는, 여러가지 레지스트 도포, 에칭공정, 여러가지 도금처리, 표면 실장(實裝) 등의 공정에 있어서 악영향이 없는 것을 확인할 수 있었던 것이다.
이상에서 설명한 접합 계면층을 캐리어 박의 미세 동 입자 위에 형성한 후, 그 접합 계면층의 위에, 전해 동박층을 형성한다. 이 전해 동박층은, 캐리어 박 자체를, 동의 전해용액 속에서 캐소드 분극하므로써 동 성분을 직접, 접합 계면층 위에 석출시켜 벌크(bulk) 동층을 형성하는 것이다. 이 때의 동 전해액으로는, 황산 동 계, 피로인산 동계 등의 사용이 가능하다.
전해 동박은, 회로를 형성한 때의 도전체로서 역활을 하는 벌크(bulk) 동층과, 수지기판에 접착하여, 접착된 때의 접착 안정성을 유지하기 위한 표면 처리층으로 되는 것이다. 따라서, 벌크 동층의 형성이 완료하면, 그 벌크 동층 위에, 기재(基材)에 접착된 때의 앵커(anchor) 효과를 얻기 위한 조화(粗化) 처리 및 산화방지를 위한 방청처리가 실시되고, 본 발명에 관한 캐리어 박 부착 전해 동박이 얻어지게 된다.
이 캐리어 박 부착 전해 동박을 이용하여, 동 클래드 적층판을 제조하고, 캐리어 박을 박리시키면, 캐리어 박의 표면이 갖는 미세 동 입자로 마련되는 요철(凹凸)에 의해, 그 형상이 전해 동박층의 표면에 전사(轉寫)하고, 전해 동박층의 표면은 갈색에서 흑색 범위의 색채로서 포착되는 것이다. 이와 같은 표면 형상은, 대단히 치밀한 요철(凹凸)을 갖는 것으로서, 입사한 광을 난반사하고 흡수하는 것에 의해 갈색에서 흑색의 색채로서 포착되는 것이다. 이와 같은 치밀한 표면 형상은, 미세 회로를 형성할 뿐만 아니라, 대단히 유용하게 작용하는 것이다.
여기서, 미세 회로를 형성 하기 위해 필요한 전해 동박에 요구되는 요인을 대략적으로 들면, ①양호한 에칭 레지스트와의 밀착성 확보, ②양호한 노광 상태의 확보, ③빠른 에칭시간, ④기타, 박리 강도(내 약품성 등을 포함) 등의 물리적 특성이라고 생각된다. 본 발명에 관한 캐리어 박 부착 전해 동박을 사용하므로써, 여기에서 말하는 제 특성의 거의가 양호한 것으로 되는데, 그 중에서도 양호한 에칭 레지스트와의 밀착성 확보와, 양호한 노광상태의 확보에 주로 기여하게 된다.
에칭 레지스트와의 밀착성이 향상하면, 동박과 에칭 레지스트와의 접합 계면에 대한 에칭액의 침입을 방지할 수 있고, 양호한 종횡비(aspect ratio)를 가지는 회로 단면의 형성이 가능하게 되어, 인피턴스 컨트롤 등을 고려한 미세 회로의 형성이 용이하게 된다. 또한, 통상의 광택을 가진 동박에 비해, 윤기를 없앤 것에 가까운 광택으로 되어 있으므로, 에칭 패턴의 에칭 레지스트에 대하여, 노광시 노광 광(光)의 여분의 산란을 억제하는 것이 가능하며, 회로 패턴의 에지부에서의 소위노광번짐의 영향을 경감시킬 수 있는 것이다.
더욱이, 본 발명에 관한 캐리어 박 부착 전해 동박을 사용하여 얻어지는 전해 동박층은, 그 치밀한 요철(凹凸)을 가지는 표면 형상으로 인하여, 동박 표면에도금처리를 실시한 경우, 상기 전해 동박 표면과 도금층과의 계면에서의 박리강도가 향상된다는 결과가 얻어지고 있다.
그리고, 극히 주목해야 할 효과로서, 본 발명에 관한 캐리어 박 부착 전해동박을 사용하여 얻어지는 전해 동박층이 갖는, 그 치밀한 요철(凹凸)을 가지는 표면 형상은, 전술한 관통홀(PTH), 인터스티셜·바이어 홀(IVH), 브라인드·바이어 홀(BVH) 등의 형성에 사용하는 레이저 구멍뚫기에 있어서, 대단히 유용하다는 것을 알았다.
본 발명에 관한 캐리어 박 부착 전해 동박을 사용하여 얻어지는 전해 동박층이 갖는 그 치밀한 표면 요철(凹凸)형상 때문에, 받은 빛을 흡수하기 쉽고, 이 성질은 레이저 광에 대해서도 유효하다. 도 4∼도 6에는, 동박 표면이 가진 특성의 제 관계를 나타내고 있다.
본 발명자들은, 캐리어 박의 표면에 형성하는 미세 동 입자를, 도 2에 예시적으로 나타낸 것과 같이 여러가지로 변화시켜, 동 클래드 적층판으로 한 때의 동박 표면을 여러가지 상태로 하고, 그 때의 반사율, 명도, 표면 거칠기의 3종의 인자를 조합하여, 레이저 구멍뚫기 상태와 비교하는 것에 의해, 레이저 구멍 뚫기에 가장 적절한 인자를 찾아내고자 하였다.
여기서 평가에 사용한 동 클래드 적층판의 표층 동박은, 표 1에 나타낸 반사율, 명도, 표면 거칠기를 가진 4종의 것이다. 그리고, 이들의 인자를 조합하여, 각각의 상관관계를 조사하는 것으로 하였다. 여기서는, 각각 인자의 상관관계의 판단이 가능하고, 가능한 한 설명을 알기 쉽도록 4점의 데이터를 대표적으로 사용하여 설명하는 것으로 한다.
표 1에 나타낸 레이저 구멍뚫기 평가결과의 구체적 내용이란, 도 3에 나타낸 것처럼 레이저 가공 후에 형성한 작은 직경 홀의 단면 관찰을 하고, 그 형상을 가지고 판단한 것이다. 도 3에는, 시료No. A∼D에 대응시킨 작은 직경 홀의 단면 관찰 사진을 게재하고 있다. 이 때의 레이저 가공조건은, 히타치정공 주식회사의
LCO-1 A 21(탄산가스 레이저)을 사용하고, 파장 9.3㎛, 주파수 2000㎐, 마스크 5.0㎜경, 펄스 폭(1쇼트 : 20㎲, 20mJ), 오프셋 0.8로 하였다. 그리고, 시료 No.A의 단면형상 레벨을 양호, 시료 No.B 의 단면형상 레벨을 양(良), 시료 No.C 및 시료 No.D의 단면형상 레벨을 불량으로 판단했다. 외층 동박(外層銅箔)이 버(burr)상으로 보이고 있는 부분은, 1 쇼트에서의 가공단면을 나타낸 때문이며, 통상은 2 쇼트 째의 레이저 조사(照射)로 매끄럽고 깨끗한 형상으로 할 수 있는 것이다.
표 1에 기재한 값을 기초로, 각 인자간의 상관관계를 조사했다. 도 4에는, 명도와 표면 거칠기를 표시하고 있으나, 이 도 4에서 알 수 있듯이, 명도와 표면 거칠기 사이에 명료한 상관관계를 얻을 수 없다고 판단하였다. 단, 명도와 표면 거칠기란, 반드시는 일치하지 않으나, 레이저 구멍뚫기 평가결과와 아울러 생각하면, 명도와 레이저 구멍뚫기 가공성과의 관계는 있다는 것을 알 수 있다.
도 5에는, 반사율과 표면 거칠기를 표시하고 있으나, 이 도 5에서 알 수 있듯이, 반사율과 표면 거칠기 사이에도 명료한 상관관계를 얻을 수 없다고 판단하였다. 단, 반사율과 표면 거칠기도, 반드시는 일치하지 않으나, 레이저 구멍뚫기 평가결과와 아울러 생각하면, 반사율과 레이저 구멍뚫기 가공성과의 관계는 있다는 것을 알 수 있다.
그래서, 도 6에는, 반사율과 명도를 표시하고 있으나, 이 도 6에서 알 수 있듯이, 반사율과 명도 사이에는 대수 함수적인 상관관계가 존재하며, 명도가 크게 될수록, 100% 반사율의 선에 점차 접근해 오는 것으로 생각된다. 그리고, 시료의 N수를 올려 더욱 실험을 거듭한 결과, 도 6 중에 일점쇄선으로 구분하여 화살표로 나타낸 영역으로서, 도 6 중에 외부에서 삽입한 곡선으로 판단하여, 반사율 86% 이하, 명도(L 값) 30 이하인 영역의 명도 및 반사율의 표면을 가지는 동박이 동 클래드 적층판의 외층에 존재하면, 레이저 구멍뚫기 가공성이 양호하게 되는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 명도(L 값)란, 색채의 채도 및 명도를 판단할 때에, 일반적으로 넓게 사용되고 있는 랩(Lab)표 색계의 판단지수를 의미하는 것이다. 측정에 사용한 장치는, 일본 전색(電色) 공업 주식회사의 색차계(SZ-Σ80)를
이용했다.
따라서, 청구항 5에서는, 레이저 가공을 하는 면으로 되는 동박 표면의 레이저광 반사율이 86% 이하인 경우로서, 청구항 1∼청구항 4에 기재한 캐리어 박의 유기계 접합 계면층 및 전해 동박층을 석출 형성하는 면에 대하여, 미세 동 입자를 부착 형성한 것을 사용한 캐리어 박 부착 전해 동박에 있어서, 캐리어 박을 박리한 후에 동박 표면의 레이저 광의 반사율이, 86%(파장 9.3㎛의 탄산가스 레이저) 이하인 것을 특징으로 하는 캐리어 박 부착 전해 동박으로 하고 있다.
그리고, 이상의 내용으로부터 알 수 있듯이 동 클래드 적층판의 외층 동박의 명도도, 대단히 우수한 레이저 구멍뚫기 가공성의 모니터 요소로 될 수 있다. 이 것으로부터 청구항 6에서는, 청구항 1∼청구항 4에 기재한, 캐리어 박의 유기계 접합 계면층 및 전해 동박층을 석출 형성하는 면에 대하여, 미세 동 입자를 부착 형성한 것을 사용한 캐리어 박 부착 전해 동박에 있어서, 캐리어 박을 박리한 후에 동박 표면의 명도가 30(파장 9.3㎛의 탄산가스 레이저) 이하인 것을 특징으로 하는 캐리어 박 부착 전해 동박으로 하고 있다.
특히, 동 클래드 적층판에 가공하여, 동박과 기재를 동시에 구멍뚫기 가공을 할 때는, 레이저 광의 초기 조사시의 가공상태가 중요하게 된다. 즉, 레이저 광의 조사 초기에서부터, 균일하게 구멍뚫기 가공할 수 있는 것이 요구되는 것이다. 초기의 외층 동박층의 레이저 가공성이 불균일하게 되면, 그 후의 기재(基材)부의 레이저 가공도 불균일하게 되고, 구멍뚫기부의 벽면에 거침 등이 생기는 것이다.
기재(基材)를 구성하는 프리프래그(prepreg)는, 일반적으로 글라스 화이버에에폭시계, 메라민계 등의 수지를 함침시켜 반 경화의 상태에 있는 것으로, 이것을 동박과 프레스 성형하므로써 완전 경화시켜 동 클래드 적층판의 기재로 되는 것이다.
완전 경화시킨 후의 프리플래그는, 일종의 화이버·리인포오스트·프라스틱
(FRP)으로 생각해도 좋다. 따라서, 그 내부에는 유리 크로스가 포함되어 있다. 레이저 광에 의한 구멍뚫기 가공성은, 그 유리 크로스부와 수지부와는 당연히 다르고, 균일한 레이저 광의 조사가 행하여질 것이 필요 최저한의 조건으로 된다. 그 때문에, 레이저 광에 초기 흡수가 높은(반사율이 낮은) 동박을 사용하므로써, 동 클래드 적층판의 동박층을 보다 균일하고 정확하게 구멍을 뚫어, 기재(基材)에 도달한 레이저 광이 균일하게 기재에 조사하도록 하여, 보다 정도 높은 구멍뚫기 가공을 가능하게 하는 것이다.
또한, 본 발명에 관한 캐리어 박 부착 전해 동박의 동박부의 기판(다층 프린트 배선판의 내층 코어재)과의 접착면에 수지층을 형성한 것으로 하여, 외층 동박으로서 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 수지가 부착된 캐리어 박 부착 전해동박을 사용하면, 외층 동박과 제 2층의 내층 동박 사이에, 유리 크로스를 함유하지 않은 절연 수지층을 형성할 수 있고, 레이저에 의한 구멍뚫기 가공성을 보다 한층 개선할 수 있다.
그리고, 청구항 7에서는, 청구항 1∼청구항 6의 어느 한 항에 기재한 캐리어 박 부착 전해 동박을 사용한 동 클래드 적층판으로 하고 있다. 이것은, 전술한 캐리어 박 부착 동박을 이용한 동 클래드 적층판인 점에 특징을 가진다. 이들의 동클래드 적층판을 레이저 가공할 때 사용하는 레이저의 종류에 특별한 제한은 없고, 아르곤 레이저, 탄산가스 레이저 등의 종류는 묻지 않는다. 단, 단파장 쪽으로 갈수록, 그 흡수율이 향상되고 보다 효과가 향상되는 것으로 생각된다. 또한, 레이저의 조사조건은, 기재 재질, 두께 등을 고려하여, 적당한 최적조건을 선택하여 사용하면 좋다.
(실시예)
이하, 본 발명에 관계한 캐리어 박 부착 전해 동박의 제조방법 및 그 동박을 사용하여 동 클래드 적층판을 제조하고, 그 평가결과를 나타내는 것에 의해 발명의실시예에 대하여 설명한다. 여기서는 캐리어 박으로 전해 동박을 사용한 경우를 중심으로 설명하는 것으로 한다. 또한, 도면 중의 부호에 대해서는 동일한 것을 가리킬 경우에는 가능한 한 동일 부호를 사용하고 있다.
(실시예 1)
본 발명에 관한 캐리어 박 부착 전해 동박(1)에 관해서, 도 1을 참조하면서 설명한다. 그리고, 도 7에서 나타낸 것과 같이, 여기서 사용한 제조장치(2)는 풀려나온 캐리어 박(3)이 전해 동박층(5)의 형성공정을 사행(蛇行) 주행하는 형식이다. 여기서는, 캐리어 박(3)으로 18㎛ 두께의 그레이드 3으로 분류되는 석출박리 박 조화(粗化) 처리 및 표면처리를 하지 않은 전해 동박)을 사용하고, 광택 면(4) 쪽으로 5 μ두께의 전해 동박층(5)을 형성한 것이다.
광택면(4)이란, 이하와 같이 하여 필연적으로 전해 동박으로 형성되는 것이다. 전해 동박의 제조장치는 드럼 형식을 한 회전 음극과, 그 회전 음극의 형상에따라 대향 배치하는 납계 양극과의 사이에 황산동 용액을 흘리고, 전해 반응을 이용하여 동을 회전 음극의 드럼 표면에 석출시키며, 이 석출된 동은 박 상태로 되어, 회전 음극으로부터 연속하여 박리되어 권취(卷取)되는 것이다.
이 석출박리 박의 회전 음극과 접촉한 상태에서 박리된 면은, 경면(鏡面) 마무리된 회전 음극 표면의 형상이 전사한 것으로 되고, 광택을 가진 매끄러운 면이므로 이것을 광택면이라 칭한다. 이에 대해, 석출 사이드였던 쪽의 석출박리 박의 표면 형상은, 석출되는 동의 결정성장 속도가 결정 면마다 다르므로, 산형(山形)의 요철(凹凸) 형상을 나타내는 것으로 되고, 이것을 조면(粗面)이라 칭한다. 이 조면이 동 클래드 적층판을 제조할 때에 절연재료와 붙여지는 면으로 된다. 이하, 각종의 조(槽)를 직렬로 연속배치한 순서에 따라, 제조조건을 설명한다.
풀려나온 캐리어 박(3)은, 최초에 산세척 처리조(6)에 들어간다. 산세척 처리조(6)의 내부에는 농도 150g/ℓ, 액온 30℃의 희황산 용액이 채워져 있고, 30초의침지시간에서 캐리어 박(3)에 붙은 유지성분을 제거하고, 표면 산화피막을 제거하였다.
산세척 처리조(6)를 나온 캐리어 박(3)은, 미세 동 입자 형성조(槽)(7)에 들어가게 된다. 미세 동 입자 형성조(7) 안에는, 동 농도 13.7g/ℓ, 황산 농도 150g/ℓ, 액온 25℃의 용액을 채웠다. 그리고, 전류밀도 5∼15A /dm2(본 실시예에서는 10A/dm2으로 하였다), 전해시간 10초의 조건으로, 캐리어 박(3)의 편면 위에 미세 동 입자층(8)을 형성했다. 이 때, 캐리어 박(3) 자체를 캐소드로 분극하고, 도 7중에서 나타내는 것처럼, 캐리어 박(3)의 편면에 대하여 평판의 애노드 전극(13)을 평행 배치했다. 여기서 형성한 미세 동 입자층(8)은, 도 2(b)에 나타내는 정도의 것으로 했다.
미세 동 입자형성조(7)를 나온 캐리어 박(3)은, 접합 계면 형성조(9)에 들어가게 된다. 접합 계면 형성조(9) 안에는, 농도 5g/ℓ의 CBTA를 함유하는, 액온 40℃, PH 5인 수용액을 채웠다. 따라서, 캐리어 박(3)은 주행하면서 상기 용액 속에 30초 침지되며, 캐리어 박(3) 표면에 30㎎/m2의 접합 계면층(10)을 형성하였다.
접합 계면층(10)이 형성되면, 이어서 그 계면 위에 전해 동박의 벌크 동층(11)의 형성이 행하여 진다. 벌크 동 형성조(12) 안에는, 농도 150g/ℓ황산, 65g/ℓ동, 액온 45℃의 황산동 용액을 채웠다. 그리고, 상기 용액 속을 접합 계면층(10)을 형성한 캐리어 박 (3)이 통과하는 사이에, 벌크 동층(11)을 형성하는 동 성분을 상기 접합 계면(10) 위에 균일하고 평활하게 전석(電析)시키기 위하여, 도 7에서 나타내는 것처럼 접합 계면층(10)을 형성한 캐리어 박(3)의 편면에 대하여, 평판의 애노드 전극(13)을 평행 배치하고, 전류밀도 15A/dm2의 평활 도금조건으로 60 초간 전해(電解)하였다. 이 때, 캐리어 박(3) 자체를 캐소드 분극하기 위해서, 사행 주행하는 캐리어 박(3)과 접촉하는 텐션 롤(14)의 적어도 하나는, 전류의 공급 롤으로 사용했다.
벌크 동층(11) 형성이 종료되면, 다음에는 벌크 동층(11)의 표면에, 동 클래드 적층판으로 가공한 때에 기재에 파고드는 접착강도를 확보하기 위한 앵커(anch
or)용 미세 동 입자(15)를 형성하는 공정으로서, 조화(粗化) 처리조(16)에 캐리어 박(3)이 들어가게 된다. 조화 처리조(16) 안에서 행하는 처리는, 벌크 동층(11) 위에 앵커용 미세 동 입자(15)를 석출 부착시키는 공정(16A)과, 이 앵커용 미세 동 입자(15)의 탈락을 방지하기 위한 피복 도금공정(16B)으로 구성된다.
벌크 동층(11) 위에 앵커용 미세 동 입자(15)를 석출 부착시키는 공정(16A)에서는, 전술한 벌크 동 형성조(12)에서 사용한 것과 같은 황산동 용액으로서, 농도가 100g/ℓ 황산, 18g/ℓ 동, 액온 25℃, 전류밀도 10A/dm2인 버닝 도금조건에서 10 초간 전해하였다. 이 때, 평판의 애노드 전극(13)은, 벌크 도 7에서 나타내는 것처럼, 벌크 동층(11)을 형성한 캐리어 박(3)의 면에 대하여 평행 배치하였다.
앵커용 미세 동 입자(15)의 탈락을 방지하기 위한 피복 도금공정(16B)에서는, 전술한 벌크 동 형성조(12)에서 사용한 것과 같은 황산동 용액으로서, 농도 150g/ℓ황산, 65g/ℓ동, 액온 45℃, 전류밀도 15A/dm2인 평활 도금조건에서 20초간 전해하였다. 이 때, 평판인 애노드 전극(13)은, 도 7에서 나타내는 것과 같이, 앵커용 미세 동 입자(15)를 부착형성한 캐리어 박(3) 면에 대하여 평행 배치하였다.
방청 처리조(17)에서는, 방청원소로서 아연을 사용하여 방청처리를 하였다. 여기서는, 애노드 전극으로서 아연판을 사용한 용해성 애노드(18)로 하여, 방청처리 조(17) 안의 아연의 농도 밸런스를 유지하는 것으로 하였다. 여기서의 전해조건은, 황산 아연욕(浴)을 사용하고, 70g/ℓ황산, 20g/ℓ아연의 농도로 하며, 액온 40℃, 전류 밀도 15A/dm2으로 하였다.
방청처리가 종료하면, 최종적으로 캐리어 박(3)은, 건조 처리부(19)에서 전열기에 의해 분위기 온도 110℃로 가열된 로내(爐內)를 40초에 걸쳐서 통과하고, 완성된 캐리어 박 부착 전해 동박(1)으로서 롤 모양으로 감겼다. 이상의 공정에서의 캐리어 박의 주행속도는, 2.0 m/min으로 하고, 각 조(槽) 마다의 공정 사이에는, 약 15초 간의 수세 가능한 수세조(20)를 설치해서 세정하며, 전처리공정 용액 반입을 방지하고 있다.
전술과 같이 하여 얻어진 캐리어 박 부착 전해 동박(1)의 방청처리를 실시한 전해 동박의 표면에 70㎛ 두께의 수지층을 형성하여, 수지가 부착된 캐리어 박 부착 전해 동박(1)으로 하였다. 그리고, 이 수지가 부착된 캐리어 박 부착 전해 동 박(1)을 양면에 내층 회로를 형성한 코어재의 양면에 각각 배치하고, 열간 프레스 가공하므로써 4층의 동 클래드 적층판을 제조하였다. 이 때의 외층 동박의 반사율은 84%, 명도 28, 형성된 미세 동 입자경은 1∼2.0㎛ 이었다. 그리고, 캐리어 박 층(3)과 전해 동박층(5)의 접합 계면(8)에 있어서 박리 강도를 측정했다. 그 결과, 가열 전의 캐리어 박 부착 전해 동박(1)의 상태에서의 박리 강도는 가열 전에는 60.0gf/㎝, 180℃에서 1시간의 열간 프레스 가공 후에는 61.3g f/㎝ 이었다. 더욱이, 레이저 가공에 의해 바이어 홀을 형성하였으나, 도 8에 나타낸 것처럼 양호한 결과가 얻어지고 있다.
더욱이, 본 발명자 등은, 실시예 1에서 사용한 CBTA 대신에, 팔미틴산, 스테아린산, 오레인산 , 리놀산, 리노렌산 및 멜카푸트 안식향산 등을 전술한 유기계제로써 사용하되, 기타 조건을 동일하게 한 경우의 캐리어 박층(3)과 전해 동박층(5)과의 접합 계면(8)의 박리 강도로서, 가열 전 및 가열 후의 측정값을 표 2에 종합하여 나타낸다. 또한, 이 실시예에 나타낸 캐리어 박 부착 전해 동박을 사용하여 레이저에 의한 구멍뚫기 가공을 하였는데, 도 8에 나타내는 것과 같은 양호한 바이 홀을 형성할 수 있었다.
(실시예 2)
기본적으로는 실시예 1에서 설명한 것과 마찬가지이며, 본 실시예에 있어서는 미세 동 입자 형성조(7)에서 사용한 용액 조성 및 조건이 다를 뿐이다. 따라서, 중복되는 기재는 생략하고, 미세 동 입자 형성조(7)에서 사용하는 용액에 관해서만 설명하는 것으로 한다.
미세 동 입자 형성조(7) 안에는, 동 농도 7.0g/ℓ, 황산 농도 80∼110g/ℓ,비소 1.8g/ℓ, 액온 2.5℃의 용액을 채웠다. 그리고, 전류밀도 5∼15A/dm2(여기서는, 10A/dm2을 사용했다), 전해시간 15초의 조건에서, 캐리어 박(3)의 편면 위에 미세 동 입자층(8)을 형성했다. 이 때, 캐리어 박(3) 자체를 캐소드로 분극하고, 도 7에서 나타내는 것처럼, 캐리어 박(3)의 편면에 대하여 평판인 애노드 전극(11)을 평행 배치했다.
전술과 같이 하여 얻어진 캐리어 박 부착 전해 동박(1)의 방청처리를 실시한 전해 동박의 표면에 70㎛ 두께의 수지층을 형성하여, 수지가 부착된 캐리어 박 부착 전해 동박(1)으로 하였다. 그리고, 이 수지가 부착된 캐리어 박 부착 전해 동 박(1)을 양면에 내층 회로를 형성한 코아재의 양면에 각각 배치하고, 열간 프레스 가공하므로써 4층의 동 클래드 적층판을 제조하였다. 이 때의 외층 동박의 반사율은 82%, 명도 26, 형성된 미세 동 입경은 1∼2.0㎛ 이었다. 그리고, 캐리어 박 층(3)과 전해 동박층(5)의 접합 계면(8)에 있어서 박리 강도를 측정했다. 그 결과, 가열 전에 캐리어 박 부착 전해동 박(1)의 상태에서의 박리 강도는 가열 전에 58.0 gf/㎝, 180℃에서 1시간의 열간 프레스 가공 후에는 58.0 gf/㎝ 이었다. 더욱이, 레이저 가공에 의해 바이어 홀을 형성하였는데, 도 9에 나타낸 것처럼 양호한 결과가 얻어지고 있다.
또한, 본 발명자 등은, 실시예 1에서 사용한 CBTA 대신에, 팔미틴산, 스테아린산, 오레인산, 리놀산, 리노렌산 및 멜카푸트 안식향산 등을 전술한 유기계제로써 사용하되, 기타 조건을 동일하게 한 경우의 캐리어 박층(3)과 전해 동박층(5)과의 접합 계면(8)의 박리 강도로서, 전술한 가열 전 및 가열 후의 측정값을 표 3에 종합하여 나타낸다. 또한, 이 실시예에 나타낸 캐리어 박 부착 전해 동박을 사용하여, 레이저에 의한 구멍뚫기 가공을 하였는데, 도 9에 나타낸 것과 같이 양호한 바이어 홀을 형성할 수 있었다.
(발명의 효과)
본 발명에 관한 캐리어 박 부착 전해 동박은, 캐리어 박층과 전해 동박층과의 계면에서의 박리를 작은 힘으로 안정되고 용이하게 할 수 있으며, 종래의 필러블 타입의 캐리어 박 부착 전해 동박으로는 불가능 했었던, 상기 계면(界面)에서의 캐리어 박을 떼어낼 때의 박리 안정성을 유지할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 캐리어 박 부착 전해 동박은, 캐리어 박을 박리시킨 표면이, 레이저 광을 흡수하기 쉬우므로, 레이저 구멍뚫기 가공이 용이하게 된다고 하는 특성을 가지며, 프린트 배선판의 제조 수율을 비약적으로 향상시키는 것이 가능하게 된다.

Claims (7)

  1. 캐리어 박의 표면 위에 유기계 접합 계면층을 형성하고, 그 접합 계면층 위에 전해 동박층을 석출 생성시켜서 얻어지는 캐리어 박 부착 전해 동박에 있어서,
    캐리어 박은, 그 유기계 접합 계면층 및 전해 동박층을 석출 형성하는 면에 대하여, 미세 동 입자를 부착 형성한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 캐리어 박 부착 전해 동박.
  2. 제 1 항에 있어서,
    캐리어 박에 부착 형성한 미세 동 입자는, 눈으로 보아 갈색에서 흑색 범위의 색채로서 파악되며, 미세 동 입자의 입경이 0.01㎛∼5.0㎛인 것을 특징으로 하는 캐리어 박 부착 전해 동박.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    유기계 접합 계면층의 두께는, 5 ㎎/㎡∼100㎎/㎡ 인 것을 특징으로 하는 캐리어 박 부착 전해 동박.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서,
    유기계 접합 계면층의 형성에 사용되는 유기계제(有機系劑)는, 질소함유 유기화합물, 유황함유 유기화합물 및 칼본산 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로되는 것을 특징으로 하는 캐리어 박 부착 전해 동박.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항에 있어서,
    캐리어 박의 유기계 접합 계면층 및 전해 동박층을 석출 형성하는 면에 대하여 미세 동 입자를 부착 형성한 것을 사용한 캐리어 박 부착 전해 동박으로서,
    캐리어 박을 박리한 후의 동박 표면의 레이저 광의 반사율이 86% 이하인 것을 특징으로 하는 캐리어 박 부착 전해 동박.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항에 있어서,
    캐리어 박의 유기계 접합 계면층 및 전해 동박층을 석출 형성하는 면에 대하여, 미세 동 입자를 부착 형성한 것을 사용한 캐리어 박 부착 전해 동박으로서,
    캐리어 박을 박리한 후의 동 박 표면의 명도가 30 이하인 것을 특징으로 하는 캐리어 박 부착 전해 동박.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 기재된 캐리어 박 부착 전해 동박을 사용한 동 클래드 적층판.
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