KR20030056819A - 필름형태의 절연재를 적층하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필름형태의 절연재를 적층하는 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 빌드업 방식을 이용한 다층 인쇄회로기판을 제조하는 방법에서 절연층을 형성할 때 필름형태의 절연재를 사용함으로써 RCC 공법이나 액상코팅법에 의한 절연층 형성방법보다 제품의 신뢰성이 우수하고 절연거리의 편차를 최소화시킬 수 있는 필름형태의 절연재를 적층하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은, 필름형태의 절연재를 기판의 상하부에 위치시켜 가접착한 후 진공을 가하여 절연재와 기판사이의 공기를 완전히 제거하고 진공상태에서 1차 프레스시키는 단계; 및 상기 1차 프레스한 후, 절연거리 편차를 최소화하고 절연재의 표면을 평탄화하기 위해 2차 프레스시키는 단계를 포함한다.

Description

필름형태의 절연재를 적층하는 방법 {Method for laminating film-type insulating material}

본 발명은 필름형태의 절연재를 적층하는 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 빌드업 방식을 이용한 다층 인쇄회로기판을 제조하는 방법에서 절연층을 형성할 때 필름형태의 절연재를 제품의 신뢰성이 우수하고 절연거리의 편차를 최소화시킬 수 있는 필름형태의 절연재를 적층하는 방법에 관한 것이다.

전자산업의 발달과 더불어 전자부품 산업도 급속히 발전하여 점차 소형화 및 다기능화로 변화되고 있다. 개인용 휴대단말기의 경우에도 인터넷 접속기능과 동영상 기능 등을 갖는 등 복합적으로 기능화되고 있어 메모리의 용량의 확대가 불가피하게 됨으로 인해 소형화된 팩키지의 출현이 불가피하게 되었다.

종래 다층의 인쇄회로기판을 제조하는 방법으로는, 내층회로가 형성된 기판에 절연 접착층으로서 유리 직물에 에폭시 수지를 함침하여 스테이지화한 프리프레그 시트를 몇장 적층하고 프레스하여 쓰루홀(through-hole)에 의해 층간 도통을 실시하는 방법이 사용되어 왔다. 그러나, 이 방법은 대규모 설비 및 장시간이 요구되는 등의 문제를 갖고 있었다. 상기 문제를 해결하기 위한 방법으로 내층회로가 형성된 기판의 도체층 위에 유기절연층을 교대로 적층하는 빌드업 방식이 제안되어 왔다.

상기 빌드업 방식에 따른 다층 인쇄회로기판을 제조하는 방법에 있어서는, 기판에 내층회로를 형성한 후 동박으로 피복되어 있는 절연재를 적층하는 RCC 공법을 이용한 방법이나, 액상의 절연재를 인쇄방법을 통해 코팅하여 절연재를 적층하는 방법이 대표적으로 사용되어 왔다. 특히 빌드업 방식의 개발 초기부터 사용되고 있는 RCC 공법에 의한 방법은, 절연재의 적층시 사용하는 프레스의 온도와 압력에 의해 절연재의 흐름성을 조절할 수 없어 절연거리의 편차가 발생하며 절연재가 동박에 도포되어 반경화 상태를 유지하기 때문에 빌드업 후 회로형성에 있어서 동박두께에 의해 밀집 패턴형성에 문제를 지니고 있으며, 또한 드릴을 이용한 홀을 가공할 때에도 많은 패턴형성에 문제점을 지니고 있었다. 또한 가공된 홀에 의해 절연거리는 물론 동박표면에 불량이 발생하기 때문에 가공된 홀들을 다른 레진(resin)으로 충진해야 하는 문제점이 있었다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 액상의 절연재를 인쇄방법으로 도포하여 형성하는 빌드업 방법이 상용화되었다. 이것은 기판에 내층회로를 형성한 후 액상의 절연재를 인쇄하고 드릴로 홀을 형성한 후 도금하고 건조하여 다시 회로를 형성하는 방법으로 인쇄회로기판을 제조하였다. 이와 같이, 액상 절연재의 인쇄에 의해 빌드업 제품을 제작할 경우 도포된 절연재의 표면에 판넬 도금한 후 다시 회로를 형성하기 때문에 기존의 RCC 적층법에 의해 발생하던 문제들은 해결될 수 있었다. 하지만, 인쇄법에 의해 액상의 절연재를 도포하기 때문에 제품의 상하면에 도포된 절연재의 양이 일정하지 않아 절연거리의 편차가 발생하고 이로 인해 제품의 휨이 발생하였다. 뿐만 아니라, 제품에 홀이 있는 경우에는 홀에 다른 레진을 충진하지 않으면 상기 RCC 적층법에서 발생하는 문제점들이 동일하게 발생하게 되었다. 그 밖에도 절연재의 도포 후 제품의 취급이 곤란해 불량이 많이 발생하며 제품의 양쪽면을 동시에 도포할 수 없기 때문에 공정수가 늘어 제품의 제조원가가 상승하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것이 인쇄회로기판의 제조시에 필름형태의 절연재를 사용하여 절연층을 형성하는 방법을 적용하는 것이다. 예를 들어, 일본 특개평 8-64960호에는 접착제를 도포하고 가건조한 다음, 필름상 어디티브 접착제를 붙이고 가열경화시켜 알칼리성 산화제로 조면화하고 도금에 의해 도체층을 형성시켜 다층 인쇄회로기판을 제조하는 방법이 기재되어 있고, 일본 특개평 7-202418호에는 고분자량 에폭시 수지와 액상 에폭시 수지로 이루어진 접착제 층을 동박 위에 형성한 접착제 부착 동박을 내층회로판에 붙여 다층 인쇄회로기판을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 그밖에도 일본 특개평 11-97927호에는 내층회로 패턴의 피복과 표면 비아홀(via hole) 및/또는 쓰루홀내에 레진 충전을 동시에 일괄해서 실시할 수 있는 다층 인쇄회로기판용 층간 접착필름이 기재되어 있다. 그러나, 이와 같은 필름상 절연재를 가열 및 가압 조건하에 진공적층하는 경우, 절연재의 열 유동성 특성으로 인해, 필름의 말단부에서 절연재가 스며들어 프레스면이나 라미네이트 로울을 오염시키는 문제가 있었다.

따라서 본 발명은 빌드업 방식을 이용한 인쇄회로기판을 제조하는 방법에서 절연층을 형성할 때 필름형태의 절연재를 사용함으로써 RCC 공법이나 액상코팅법에 의한 절연층 형성방법보다 제품의 신뢰성이 우수하고 절연거리의 편차를 최소화시킬 수 있으며 절연재에 의한 프레스면 등을 오염시키는 문제가 없고 공정단가를 감소시킬 수 있는 필름형태의 절연재를 적층하는 방법 및 상기 방법을 적용한 빌드업 다층 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 절연재의 적층방법은, 내부회로가 형성된 인쇄회로기판에 필름형태의 절연재를 적층하는 방법에 있어서, 상기 필름형태의 절연재를 기판의 상하부에 위치시켜 가접착한 후 진공을 가하여 절연재와 기판사이의 공기를 완전히 제거하고 진공상태에서 1차 프레스시키는 단계; 및 상기 1차 프레스한 후, 절연거리 편차를 최소화하고 절연재의 표면을 평탄화하기 위해 2차 프레스시키는 단계를 포함한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 빌드업 다층 인쇄회로기판의 제조방법은, 기판에 내층회로를 형성하는 단계, 절연층을 적층하는 단계 및 도통홀을 가공하고 무전해동도금을 실시하는 단계를 포함하고 상기 단계를 반복하여 빌드업 다층 인쇄회로기판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 절연층은 필름형태의 절연재를 내부회로가 형성된 기판의 상하부에 위치시켜 가접착한 후 진공을 가하여절연재와 기판사이의 공기를 완전히 제거하고 진공상태에서 1차 프레스시키는 단계; 및 상기 1차 프레스한 후, 절연거리 편차를 최소화하고 절연재의 표면을 평탄화하기 위해 2차 프레스시키는 단계를 통해 적층되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따라 빌드업 방식에 의해 인쇄회로기판을 제조할 때 필름형태의 절연재 적층방법을 나타낸 흐름도이고,

도 2는 본 발명에서 사용되는 필름형태의 절연재의 측단면도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하면서 더욱 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따라 빌드업 방식에 의해 인쇄회로기판을 제조할 때 필름형태의 절연재 적층방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명에서 사용되는 필름형태의 절연재의 측단면도이다.

본 발명은 도 2에 도시되어 있는 필름상 절연재를 사용한 것으로, 절연재로서 필름을 사용하여 본 발명에서와 같이 절연층을 적층시키는 경우 도포되는 절연재의 양이 일정하여 절연거리 편차 및 제품의 휨이 발생하지 않으며 제품의 취급이 용이하여 불량이 발생하지 않는다. 또한 필름형태의 절연재를 보호하기 위해 커버 필름(cover film)과 절연재를 제품에 도포할 때 제거하는 마일라 필름(mylar film)으로 구성되어 있다.

본 발명에서 사용할 수 있는 절연재는, 70∼90㎛의 두께를 가지며 Tg가 약 140℃인 제품을 사용함으로써 상온에서 취급이 용이한 것으로, 가열에 의해 연화되고 열경화에 의해 내열성 및 전기특성 등의 층간 절연재에 요구되는 특성을 만족시키는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 특히 본 발명에서는 다관능 에폭시, 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 변성 비스페놀 노블락 및 기타 희석제로 이루어진 군으로부터 선택된 수지와 광중합 개시제 및 무기물 필러로 구성하여필름형태로 제작하여 사용한다.

또한 상기 커버 필름은 폴리에틸렌, 폴리염화비닐 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 이형지 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트이다. 상기 커버 필름의 두께는 30 내지 40㎛가 일반적이며, 상기 커버 필름에는 머드 처리, 코로나 처리 이외에 이형 처리 또한 실시할 수도 있다. 또한 이형 필름의 역할로서 절연재의 또 다른 한면에 마일라 필름을 적층하는데, 상기 마일라 필름은 특별히 한정되는 것은 아니며, 상기 커버 필름보다 이형처리가 잘 되어 있어야 하며, 재질은 커버 필름과 동일한 것으로 이루어지고 상기 필름형태의 절연재를 인쇄회로기판에 적층할 때 제거하게 된다.

전술한 바와 같이, 도 1을 참조하면서 설명하면 본 발명에 따른 절연재의 적층방법은 다음과 같다.

1) CCL(copper clad laminate)과 같은 코어재에 D/F 적층, 노광 및 현상 등을 통해 내부회로를 형성하여 기판을 준비하고,

2) 도 2와 같은 구조를 갖는 필름형 절연재를 준비한 후,

3) 상기 기판의 상하부에 준비된 절연재를 위치시키고 마일라 필름을 제거하여 가접착시키며,

4) 30∼50초동안 진공을 가하여 절연재와 기판사이의 공기를 완전히 제거하고 진공상태에서 90∼100℃ 및 0.2∼0.4MPa의 온도 및 압력으로 1차 프레스시키고,

5) 상기 1차 프레스한 후, 절연거리 편차를 최소화하고 절연재의 표면을 평탄화하기 위해 80∼100℃ 및 2∼4MPa의 온도 및 압력하에서 2차 프레스시켜 필름형태가 절연재가 적층된 인쇄회로기판을 준비하며,

6) 인쇄회로기판에 도통을 위한 홀을 가공하고 도금, 회로형성 등을 반복하여 다층 인쇄회로기판을 제조하게 된다.

상기 본 발명에 있어서 사용하는 프레스는 진공상태에서 압력을 가할 수 있는 프레스와 일반 고압프레스를 순차적으로 사용하게 된다.

상기 1차 프레스 단계에서는, 2.7MPa 이하까지 진공을 가할 수 있는 프레스를 사용해야 하며, 30초이상, 바람직하게는 30∼50초 정도로 충분히 진공을 가해야 한다. 만일 진공을 충분히 가헤지지 않을 경우 제품 표면과 내부회로 형성홀 속에 남아있는 공기들이 절연재 레진의 도포후에 불량으로 작용한다. 따라서, 충분한 진공을 가해 기판과 필름상 절연재 사이의 공기를 완전히 제거해야 한다. 30초이상 충분한 진공을 가해 공기를 완전히 제거한 후에는 진공상태에서 1차 프레스를 통해 압력을 가해야 한다. 이때 프레스의 온도는 90∼100℃가 적당하며 압력은 가급적 낮은 압력을 가하는 것이 좋다. 만일 프레스 온도가 90℃ 보다 낮은 경우에는 필름상 절연재의 흐름성이 좋지 않아 절연재의 레진이 충분히 접착되지 않아 제품 표면에 보이드(void)가 발생하게 되며, 100℃를 초과할 경우에는 절연재의 레진의 흐름성이 너무 좋아져서 절연재가 기판의 외각으로 흘러나와 기판은 물론이고 프레스까지 오염시키게 되는 문제가 있다.

또한, 1차 프레스의 경우에는 기판과 절연재 사이의 보이드를 제거함은 물론 제품의 홀에 절연재를 충진하는 작업을 하게 된다. 따라서 압력은 진공이 계속 가해지는 상태이기 때문에 0.2∼0.4MPa 정도가 바람직하다. 만일 프레스 압력이 0.2MPa 미만인 경우에는 절연재가 제품의 홀에 완전히 충진되지 않아 불량이 발생되게 되며 0.4MPa를 초과할 경우에는 쓰루홀에 충진되는 절연재의 양이 달라지기 때문에 기판의 상하면의 절연재 양이 달라지고 이에 따라 절연거리의 편차가 발생할 수 있으며 절연재가 기판의 외각으로 흘러나와 기판과 프레스를 오염시키게 된다. 상기 1차 프레스에서 압력을 가하는 시간은 30초 미만으로 너무 길게 작업하지 말아야 한다. 30초 정도 압력을 가하게 되면 절연재의 레진이 제품의 홀에 충분히 충진되며 30초를 초과하여 압력을 가하게 되면 절연재가 너무 많이 흘러나오게 되어 불량이 발생하게 된다.

상기 1차 프레스가 끝나면 기판은 바로 2차 프레스로 옮겨지게 된다. 2차 프레스의 경우에는, 절연재가 기판의 외각으로 흘러나오지 않는 조건에서 절연거리의 편차를 최소화하는 작업을 하게 되며 프레스 표면이 서스(SUS)로 되어 있어 절연재의 표면을 평탄화시키는 작업을 하게 된다. 상기 2차 프레스의 온도는 80∼100℃가 바람직하며, 2차 프레스 온도가 80℃ 미만인 경우에는 절연재의 흐름성이 좋지 않아 절연재 표면의 평탄성이 떨어져 절연거리 편차가 발생하게 되며, 100℃를 초과하면 절연재가 기판의 외각으로 흘러나오게 되게 오염의 문제를 일으키게 된다.

또한 2차 프레스의 압력은 2∼4MPa정도로 1차 프레스보다 높은 압력으로 가압하기 때문에 고압용 프레스를 이용한다. 2차 프레스에서는 진공이 가해지지 않기 때문에 2∼4MPa의 압력이 바람직하다. 만일 압력이 2MPa 미만인 경우에는 평탄성이 떨어지고 4MPa을 초과하게 되면 절연재가 기판의 외각으로 흘러나오게 된다.

이와 같이 필름형태의 절연재를 이용해 2차에 걸쳐 프레스를 하게 되면 제품내에 있는 홀의 충진도 가능하게 된다. 또한 절연거리의 편차는 감소하고 홀충진도 가능하게 되므로 공정수를 감소시키는 효과가 있다. 뿐만 아니라 절연재를 동시에 상하로 접착시키기 때문에 공정시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

이하, 실시예를 통해 좀 더 구체적으로 살펴보지만 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

내부회로가 가공된 340×510mm의 유리 에폭시 기판에 80㎛인 필름상 절연재를 기판의 양면에 배열한 후 필름상 절연재에서 마일라 필름을 제거하였다. 30초동안 진공을 가하여 절연재와 기판사이의 공기를 완전히 제거하고 진공상태에서 100℃ 및 0.4MPa의 온도 및 압력으로 1차 프레스시켰다. 1차 프레스한 후, 80℃ 및 2MPa의 온도 및 압력하에서 2차 프레스시켜 필름형태가 절연재가 적층된 인쇄회로기판을 얻었다. 이 때, 기판과 프레스의 오염없이 적층되었다. 또한, 광학 현미경을 통한 마이크로섹션(microsection)을 통해 절연거리를 측정한 결과, 기판내의 절연거리 편차가 하기 표 1과 같이 평균 절연거리±10%의 우수한 측정값을 얻었다.

	1	2	3	4	5	6	7	최대	최소	범위	평균
상	73.90	79.37	80.01	71.33	80.65	78.72	78.72	81.61	71.33	10.28	77.60
	74.54	81.61	79.05	72.61	81.29	78.08	78.82
하	74.54	78.08	76.47	69.40	75.83	73.58	73.91	78.08	69.40	8.68	75.02
	77.76	75.19	76.79	73.90	75.12	73.58	75.19

비교예 1

내부회로가 가공된 340×510mm의 유리 에폭시 기판에 액상 절연재를 기판의양면에 80㎛ 두께로 상하면을 순차적으로 도포한 후, 건조기에서 완전히 경화시켰다. 이때, 절연재가 기판의 내부회로에 의해 동일한 두께로 도포되지 않았으며 실시예 1과 동일한 방법으로 절연거리를 분석한 결과를 하기 표 2에 나타내었고, 하기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 절연거리 편차가 매우 심하게 나타났다.

	1	2	3	4	5	6	7	최대	최소	범위	평균
상	70.19	65.64	65.00	72.62	78.42	66.53	66.83	82.59	57.22	25.37	69.74
	57.22	82.59	69.72	72.29	67.47	69.13	69.40
하	73.09	82.33	78.77	79.04	69.72	79.40	77.77	82.33	68.87	13.46	75.88
	75.93	68.87	74.60	74.87	78.72	75.24	74.23

상기 실시예 및 비교예를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 필름형태의 절연재를 이용해 2차에 걸쳐 프레스를 하게 되면 제품내에 있는 홀의 충진도 가능하게 되어 레진에 의해 홀 충진하는 공정을 생략할 수 있고 절연재를 상하 동시에 접착할 수 있어 공정수를 감소시킬 수 있으며, 절연거리의 편차는 감소하고 따라서 이에 대한 신뢰성이 확보됨에 따라 회로형성시의 불량을 해결할 수 있다. 또한 상온에서 절연재가 필름형태이고 커버 필름이 붙어 있기 때문에 제품의 취급에 의한 불량이 감소하게 된다.

Claims (3)

1. 내부회로가 형성된 인쇄회로기판에 필름형태의 절연재를 적층하는 방법에 있어서,

   상기 필름형태의 절연재를 기판의 상하부에 위치시켜 가접착한 후 진공을 가하여 절연재와 기판사이의 공기를 완전히 제거하고 진공상태에서 1차 프레스시키는 단계; 및

   상기 1차 프레스한 후, 절연거리 편차를 최소화하고 절연재의 표면을 평탄화하기 위해 2차 프레스시키는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름형태의 절연재를 적층하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 진공은 30∼50초동안 가하며, 상기 1차 프레스의 온도 및 압력조건은 90∼100℃ 및 0.2∼0.4MPa이고, 2차 프레스의 온도 및 압력조건은 80∼100℃ 및 2∼4MPa인 것을 특징으로 하는 필름형태의 절연재를 적층하는 방법.
3. 기판에 내층회로를 형성하는 단계, 절연층을 적층하는 단계 및 도통홀을 가공하고 무전해동도금을 실시하는 단계를 포함하고 상기 단계를 반복하여 빌드업 다층 인쇄회로기판을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 절연층은 필름형태의 절연재를 내부회로가 형성된 기판의 상하부에 위치시켜 가접착한 후 진공을 가하여 절연재와 기판사이의 공기를 완전히 제거하고진공상태에서 1차 프레스시키는 단계; 및 상기 1차 프레스한 후, 절연거리 편차를 최소화하고 절연재의 표면을 평탄화하기 위해 2차 프레스시키는 단계를 통해 적층되는 것을 특징으로 하는 빌드업 다층 인쇄회로기판의 제조방법.