KR20060069087A - 금속장적층판의 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

금속장적층판의 제조장치 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열가소성 액정 폴리머 필름 등의 절연 필름과 금속층간의 접착강도가 우수하고 금속층의 평활도가 우수한 금속장적층판의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 금속장적층판의 제조장치는 절연 필름을 공급하는 절연 필름 공급부; 상기 절연 필름 공급부로부터 공급되는 절연 필름에 이온빔의 충격을 줌으로써, 절연 필름에 미세한 요철을 형성하는 이온빔 요철 형성부; 상기 미세한 요철이 형성된 절연 필름에 전도성 물질을 증착하여 시드층을 형성하는 스퍼터링부; 및 상기 절연 필름에 형성된 시드층에 전해도금을 이용하여 금속층을 형성하는 전해도금부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 금속장적층판의 제조방법은 (A) 절연 필름을 제공하는 단계; (B) 상기 절연 필름에 이온빔을 이용하여 미세한 요철을 형성하는 단계; (C) 상기 미세한 요철이 형성된 절연 필름에 스퍼터링을 이용하여 시드층을 형성하는 단계; 및 (D) 상기 절연 필름의 시드층상에 전해도금을 이용하여 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
금속장적층판, 동박적층판, 열가소성 액정 폴리머, 인쇄회로기판

Description

금속장적층판의 제조장치 및 제조방법{Apparatus and method for manufacturing metal clad laminate}
도 1은 종래의 프레스를 이용한 금속장적층판의 제조방법을 나타내는 개략도이다.
도 2는 종래의 가열 롤을 이용한 금속장적층판의 제조방법을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 금속장적층판의 제조장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 금속장적층판의 제조방법의 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일실시예에 따른 금속장적층판의 제조방법의 흐름을 나타내는 단면도이다.
본 발명은 금속장적층판의 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열가소성 액정 폴리머 필름 등의 절연 필름과 금속층간의 접착강도가 우수하고 금속층의 평활도가 우수한 금속장적층판의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
최근 인쇄회로기판은 전자기술의 발달로 고집적도로 부품들을 실장시키기 위하여 경박단소화되고 있으며, 인쇄회로기판은 집적도를 높이는 기본 요소로서 그 중요성이 높아지고 있다.
이러한 최근의 인쇄회로기판의 중요성에 따라 동박적층판 등의 금속장적층판도 다양하게 제작하여 이용되고 있다. 특히, 반도체 집적회로의 집적도의 놀라운 발전과 소형 칩부품을 직접 실장하는 표면실장기술의 발전에 따라, 전자제품의 경박단소화가 급속히 이루어지고 있다.
현재 금속장적층판의 절연재료로 폴리이미드(polyimide)가 사용되고 있다. 그러나, 폴리이미드는 수분흡수성이 높아 치수안정성에 문제가 있고, 이에 따른 유전율 및 손실값이 떨어지는 단점이 있기 때문에, 열가소성 액정 폴리머(liquid crystal polymer)가 대체 절연재료로 각광받고 있다.
열가소성 액정 폴리머는 고내열성, 고전기절연성, 고탄성, 고상성, 저성형수축율, 내약품성, 저선팽창계수, 저흡수율 등에서 뛰어난 특성을 가지고 있으며, 무연(lead free) 및 무할로겐(halogen free) 등의 친환경성이 우수하고, 유전율 및 열팽창계수 등의 전기적 및 기계적 물성이 우수하다.
따라서, 열가소성 액정 폴리머에 기초한 절연재료는 보다 작고, 보다 가벼우며, 보다 빠른 전자제품의 생산을 가능하게 할 것으로 기대되고 있으며, 열가소성 액정 폴리머의 우수한 전기적 특성은 휴대폰, 무선모뎀 등 여러 무선통신기기 분야에도 적용될 것으로 기대되고 있다.
한편, 전자전기공업 분야에서, 전자전기기기의 소형화 및 복합화의 요구로부 터 인쇄회로기판의 고밀도화의 필요성이 높아지고 있다.
이에 따라, 인쇄회로기판 기술은 다층화, 배선 피치(pitch)의 미세화 및 비아홀(via hole)의 미세화가 진행됨에 따라, 인쇄회로기판의 미세패턴화가 가속화됨으로써, 열가소성 액정 폴리머와 금속층간의 접착력 증대가 요구되고 있다.
특히, 열가소성 액정 폴리머 필름과 금속 시트를 사용하여 외관이 양호하고 충분한 접착력을 가지는 금속장적층판을 제조하려는 시도가 열가소성 액정 폴리머 제조업체, 인쇄회로기판업체 및 전자전기부품업체를 중심으로 활발하게 진행되고 있다.
현재, 열가소성 액정 폴리머 필름과 금속 시트를 사용하여 금속장적층판을 제조하는 방법은 프레스를 이용하는 방법 및 가열 롤을 이용하는 방법 등이 있다.
도 1은 종래의 프레스를 이용한 금속장적층판의 제조방법을 나타내는 개략도로서, 일본특허공개번호 특개 2000-263577 호에 개시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 특개 2000-263577 호에 개시된 금속장적층판의 제조방법은 동박과 같은 금속박(12)간에 열가소성 액정 폴리머 필름(11)을 사이에 둔 상태로 적층한다.
다음으로, 이것을 평탄한 금속 플레이트(13)의 사이에 둔 구성을 1세트로 하고, 여러 세트를 겹쳐 쌓은 상태에서 진공열프레스 장치의 대향하는 가열가압판(17)사이에 장착한다. 여기서 겹쳐 쌓은 세트와 가열가압판(17)간에 압력 쿠션재(15)가 장착되어 있다.
이후, 가열 및 가압하여 열가소성 액정 폴리머 필름(11) 및 금속박(12)으로 이루어진 금속장적층판을 제조한다.
한편, 도 2는 종래의 가열 롤을 이용한 금속장적층판의 제조방법을 나타내는 개략도로서, 일본특허공개번호 특개 2001-79947 호에 개시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 특개 2001-79947 호에 개시된 금속장적층판의 제조방법은 2개의 금속 시트(22)가 가열 롤(23)에 접촉하기 전에 각각 적외선 히터 등의 비접촉 가열 수단(24)에 의하여 예열된다.
다음으로, 2개의 금속 시트(22)와 그 사이에 삽입되는 열가소성 액정 폴리머 필름(21)이 가열 롤(23)사이에서 압착됨으로써, 금속장적층판(25)이 가열 롤(23)로부터 반출된다. 여기서 금속 시트(22)와 가열 롤(23)이 접촉하는 각도 θ는 약 170°∼200°의 범위를 갖는다.
그러나, 상술한 특개 2000-263577 호 및 특개 2001-79947 호에 개시된 제조방법으로 제조된 금속장적층판은 열가소성 액정 폴리머 필름(11, 21)과 금속박(12) 또는 금속 시트(22)간의 접착강도가 인쇄회로기판의 재료로 적용가능한 수준인 약 0.6kN/m에 미치지 못하였다.
따라서, 특개 2000-263577 호 및 특개 2001-79947 호에 개시된 제조방법으로 제조된 금속장적층판을 이용하여 인쇄회로기판의 미세한 회로패턴을 형성하는 경우, 열가소성 액정 폴리머 필름(11, 21)과 금속박(12) 또는 금속 시트(22)간의 약한 접착강도 때문에, 회로패턴이 디라미네이션(delamination)되기 쉬운 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 극복하기 위하여, 일본특허공개번호 특개 2003-183430 호에 개시된 내용으로, 부식성 용액(예를 들면, 수산화나트륨)으로 열가소성 액정 폴리머 필름에 요철을 형성한 후, 전해도금으로 금속층을 형성하는 방안이 제안되었다.
그러나, 특개 2003-183430 호에 개시된 제조방법으로 제조된 금속장적층판도 열가소성 액정 폴리머 필름과 도금층간의 접착강도가 인쇄회로기판의 재료로 적용가능한 수준인 약 0.6kN/m에 미치지 못하는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 금속장적층판의 열가소성 액정 폴리머 필름 등의 절연 필름과 금속층간의 접착강도가 우수하고 평활도가 우수한 금속장적층판의 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 금속장적층판의 제조장치는 절연 필름을 공급하는 절연 필름 공급부; 상기 절연 필름 공급부로부터 공급되는 절연 필름에 이온빔의 충격을 줌으로써, 절연 필름에 미세한 요철을 형성하는 이온빔 요철 형성부; 상기 미세한 요철이 형성된 절연 필름에 전도성 물질을 증착하여 시드층을 형성하는 스퍼터링부; 및 상기 절연 필름에 형성된 시드층에 전해도금을 이용하여 금속층을 형성하는 전해도금부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 금속장적층판의 제조방법은 (A) 절연 필름을 제공하는 단계; (B) 상기 절연 필름에 이온빔을 이용하여 미세한 요철을 형성하는 단계; (C) 상기 미세한 요철이 형성된 절연 필름에 스퍼터링을 이용하여 시드층을 형성하는 단계; 및 (D) 상기 절연 필름의 시드층상에 전해도금을 이용하여 금속층을 형성하 는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 금속장적층판의 제조장치 및 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 금속장적층판의 제조장치의 개략도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속장적층판의 제조장치는 절연 필름 공급부(110), 이온빔 요철 형성부(120), 스퍼터링부(130), 절단부(140) 및 전해도금부(150)를 포함하여 이루어진다.
절연 필름 공급부(110)는 롤에 감겨진 열가소성 액정 폴리머 필름(liquid crystal polymer film), 폴리이미드 필름(polyimide film) 및 BT 수지 필름(Bismaleimide Triazine resin film) 등의 절연 필름(210)을 공급하는 역할을 한다.
이온빔 요철 형성부(120)는 절연 필름 공급부(110)로부터 공급되는 절연 필름(210)의 양면에 이온빔(121)의 충격을 줌으로써, 절연 필름(210)의 양면에 미세한 요철(roughness)을 형성하는 역할을 한다. 이때, 절연 필름(210)의 양면에 형성된 요철은 이후 형성되는 시드층 및 금속층과의 접합력을 강화시킨다.
일실시예로, 절연 필름(210)에 조사되는 이온빔(121)은 Ar+와 같은 불활성 기체의 이온이 조사될 수 있다. 이 경우, 불활성 기체의 이온은 물리적인 운동량 전달 메카니즘(mechanism)에 의하여 절연 필름(210)의 표면을 식각하여 요철을 형성하게 된다.
다른 실시예로, 절연 필름(210)에 조사되는 이온빔(121)은 O2 -와 같은 반응성 기체의 이온이 조사될 수 있다. 이 경우, 반응성 기체의 이온은 물리적인 운동량 전달 메카니즘보다 화학적인 반응에 의하여 절연 필름(210)의 표면을 식각하여 요철을 형성하며, 기화성이 좋은 기체(예를 들면, CO2, H2O 등)가 부산물로 생성된다. 이 기화성이 좋은 기체는 진공 펌프 등에 의하여 이온빔 요철 형성부(120)밖으로 배출된다.
스퍼터링부(130)는 스퍼터링을 이용하여 요철이 형성된 절연 필름(210)상에 전도성 물질(131)의 이온 또는 클러스터(cluster)를 증착하여 시드층(seed layer)을 형성하는 역할을 한다. 이때, 시드층으로 사용되는 전도성 물질(131)은 구리 및 알루미늄 등을 사용할 수 있으며, 시드층의 두께는 약 0.4㎛이하로 형성하는 것이 바람직하다.
여기서 스퍼터링 방법은 DC-마그네트론 스퍼터링(DC-magnetron sputtering), S-건 스퍼터링(S-gun sputtering), DC-다이오드 스퍼터링(DC-diode sputtering), RF-마그네트론 스퍼터링(RF-magnetron sputtering) 및 RF-다이오드 스퍼터링(RF-diode sputtering) 등을 사용할 수 있다.
절단부(140)는 시드층이 형성된 절연 필름(210)을 전해도금이 용이하도록 커터(141)를 이용하여 적절한 길이로 절단하는 역할을 한다. 만약, 시드층이 형성된 절연 필름(210)이 전해도금을 위한 전해도금부(150)로 바로 운반되는 경우, 절단부(140)는 전해도금부(150) 다음에 구성될 수 있다.
전해도금부(150)는 전해도금을 이용하여 절연 필름(210)의 시드층상에 일정한 두께 이상의 금속층을 형성하여 역할을 한다. 이때, 시드층이 형성된 절연 필름(210)은 도금액(152)이 담겨진 도금 작업통(151)에 침식된 후, 직류 정류기(153)를 이용하여 전해도금이 수행됨으로써, 금속장적층판(200)이 제조된다.
여기서 전해도금은 도금될 면적을 계산한 후, 직류 정류기(153)에 적당한 전류를 공급함으로써, 금속을 석출하는 방식을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 전해도금되는 금속층의 물질은 시드층으로 사용되는 전도성 물질(131)과 같은 구리 및 알루미늄 등을 사용하는 것이 바람직하다.
실시예에서, 본 발명에 따른 금속장적층판(200)은 전해도금을 이용하여 금속층을 형성하므로, 금속층의 물성이 우수하고, 금속층의 두께 조절이 용이한 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 금속장적층판의 제조방법의 흐름도이고, 도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일실시예에 따른 금속장적층판의 제조방법의 흐름을 나타내는 단면도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 금속장적층판의 제조방법은 절연 필름 제공 단계(S110), 이온빔을 이용하여 절연 필름에 미세한 요철 형성 단계(S120), 스퍼터링을 이용하여 절연 필름에 시드층 형성 단계(S130), 시드층이 형성된 절연 필름 절단 단계(S140), 및 전해도금을 이용하여 시드층상에 금속층 형성 단계(S150)를 포함하여 이루어진다.
보다 상세하게 살펴보면, 도 5a에서와 같이, 열가소성 액정 폴리머 필름, 폴 리이미드 필름 및 BT 수지 필름 등의 절연 필름(210)을 제공한다(S110).
도 5b에서와 같이, Ar+ 또는 O2 -와 같은 이온빔을 이용하여 절연 필름(210)상에 미세한 요철을 형성한다(S120). 이때, 절연 필름(210)상에 형성된 요철은 이후 형성되는 시드층 및 금속층과의 접합력을 강화시킨다.
도 5c에서와 같이, 스퍼터링을 이용하여 요철이 형성된 절연 필름(210)상에 전도성 물질의 이온 또는 클러스터를 증착하여 시드층(221, 222)을 형성한다(S130).
여기서 시드층(221, 222)으로 사용되는 전도성 물질은 구리 및 알루미늄 등을 사용할 수 있으며, 시드층(221, 222)의 두께는 약 0.4㎛이하로 형성하는 것이 바람직하다.
도 5d에서와 같이, 시드층(221, 222)이 형성된 절연 필름(210)을 적절한 길이로 절단한다(S140).
만약, 시드층(221, 222)이 형성된 절연 필름(210)이 전해도금 단계로 바로 이어지는 경우, 이 단계는 전해도금 단계 이후에 수행될 수 있다.
도 5e에서와 같이, 전해도금을 이용하여 절연 필름(210)의 시드층(221, 222)상에 일정한 두께 이상의 금속층(231, 232)을 형성함으로써(S150), 본 발명에 따른 금속장적층판(200)이 제조된다.
여기서 전해도금되는 금속층(231, 232)의 물질은 시드층(221, 222)으로 사용되는 전도성 물질과 같은 구리 및 알루미늄 등을 사용하는 것이 바람직하다.
이상에서 본 발명에 대하여 설명하였으나, 이는 일실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 다양한 변화 및 변형이 가능함은 본 기술분야에서 통상적으로 숙련된 당업자에게 분명할 것이다. 하지만, 이러한 변화 및 변형이 본 발명의 범위 내에 속한다는 것은 이하 특허청구범위를 통하여 확인될 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속장적층판의 제조장치 및 제조방법은 이온빔 충격을 이용하여 열가소성 액정 폴리머 필름 등의 절연 필름상에 미세한 요철을 형성하므로, 절연 필름과 금속층간의 접착 강도가 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속장적층판의 제조장치 및 제조방법은 미세한 요철이 형성된 절연 필름에 전해도금을 통하여 금속층을 형성하므로, 금속층의 물성 및 평활도가 우수한 효과도 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속장적층판의 제조장치 및 제조방법은 절연 필름과 금속층간의 접착 강도가 우수하므로, 경박단소화, 고밀도화 및 고집적화되어 가는 인쇄회로기판에 대응할 수 있는 효과도 있다.

Claims (4)

  1. 절연 필름을 공급하는 절연 필름 공급부;
    상기 절연 필름 공급부로부터 공급되는 절연 필름에 이온빔의 충격을 줌으로써, 절연 필름에 미세한 요철을 형성하는 이온빔 요철 형성부;
    상기 미세한 요철이 형성된 절연 필름에 전도성 물질을 증착하여 시드층을 형성하는 스퍼터링부; 및
    상기 절연 필름에 형성된 시드층에 전해도금을 이용하여 금속층을 형성하는 전해도금부를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속장적층판의 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 필름은 열가소성 액정 폴리머 필름인 것을 특징으로 하는 금속장적층판의 제조장치.
  3. (A) 절연 필름을 제공하는 단계;
    (B) 상기 절연 필름에 이온빔을 이용하여 미세한 요철을 형성하는 단계;
    (C) 상기 미세한 요철이 형성된 절연 필름에 스퍼터링을 이용하여 시드층을 형성하는 단계; 및
    (D) 상기 절연 필름의 시드층상에 전해도금을 이용하여 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속장적층판의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 절연 필름은 열가소성 액정 폴리머 필름인 것을 특징으로 하는 금속장적층판의 제조방법.
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