KR20060122592A - 미세 패턴용 연성금속 적층판 - Google Patents

Abstract

고분자 필름 상부에 증착되는 금속 전도층의 조도 및 표면 형상을 제어하여 정확한 미세패턴 형성에 유리한 연성금속 적층판을 제공한다.

본 발명의 연성금속 적층판은, 고분자 필름과, 고분자 필름 상부에 진공성막 방식에 의해 형성되는 금속 시드층과, 금속 시드층 상부에 습식도금에 의해 형성되는 조도 Rz가 0.5㎛ 이하이고, 제 1입사각을 가지고 그 표면에 입사되는 빛의 반사량을 Ⅰ이라 하고, 상기 제 1입사각보다 큰 제 2입사각을 가지고 상기 표면에 입사되는 빛의 반사량을 Ⅱ라 할 때, Ⅱ/Ⅰ가 1.0 이상인 금속 전도층을 포함한다.

연성인쇄회로기판, 연성금속 적층판, 조도, 반사량

Description

미세 패턴용 연성금속 적층판{flexible metal clad laminate for fine pattern}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연성금속 적층판의 구성을 나타내는 단면도.

도 2a 내지 도 2c는 연성금속 적층판의 상부에 형성된 표면의 요철 형상예를 나타내는 단면도.

도 3a 내지 도 3c는 연성금속 적층판의 상부에 형성된 표면의 요철 형상예에 미세 패턴 형성시 에칭성을 개략적으로 나타내는 단면도.

도 4a 내지 도 4c는 연성금속 적층판의 상부에 형성된 표면의 요철 형상예에 따른 미세 패턴 형성 결과를 나타내는 사진.

<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>

10..고분자 필름 20..금속 시드층 30..금속 전도층

100...연성금속 적층판 200...포토레지스트층 300...마스크

본 발명은 연성금속 적층판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 패턴 형성에 유리한 표면 형상을 갖는 연성금속 적층판에 관한 것이다.

최근 전자기기의 소형화, 경량화에 유리한 회로기판으로서, TAB(Tape automated bonding) 이나 FPC(Flexible print circuit)등을 이용한 회로기판에 대한 수요가 높아지고 있다. 지금까지 이런 종류의 회로기판은 가소성 있는 플라스틱 기판 위에 금속박막을 에폭시계 접착제 등의 접착제로 붙인 것이 사용되고 있었다.

그러나 전자기기의 고밀도 실장을 도모하기 위해 이런 종류의 회로기판은 더욱 박막화 되고 있으며, 플라스틱 기판과 금속박막 사이의 불량한 접착성 때문에 접착제를 사용하지 않고 금속층을 형성하는 기술이 검토되고 있다. 예를 들어, 진공증착, 스퍼터링, 이온플레이팅 등의 박막형성 기술에 의해 플라스틱 기판 위에 직접적으로 하지 금속막을 형성한 후, 이 금속막 위에 전해 도금법 등에 의해 금속 도금층을 퇴적시키는 방법이 잘 알려져 있다.

상술한 방법에 의해 연성금속 적층판이 형성되면, 연성금속 적층판 상면에 패턴을 형성하여 여러 종류의 부품으로 생산되는데, 이때, 정확한 패턴을 형성하기 위해서는 정확한 에칭이 요구되고 이러한 에칭성은 연성금속 적층판의 표면 조도와 관계된다.

그러나 표면 조도가 동일하더라도 표면에 형성된 요철의 형상에 따라 미세 패턴 형성시 에칭성 등에 차이가 있어 조도만을 제어했을 때, 정확한 미세 패턴을 형성하는데 한계점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 미세 패턴을 형성함에 있어서, 조도 외에, 표면에 형성된 요철의 형상을 고려하는 빛 반사량 개념을 적용하여 정확한 미세 패턴 형성에 유리한 연성금속 적층판을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 미세 패턴용 연성금속 적층판은, 조도 Rz가 0.2 내지 0.5㎛ 이고, 제 1입사각을 가지고 그 표면에 입사되는 빛의 반사량을 Ⅰ이라 하고, 상기 제 1입사각보다 큰 제 2입사각을 가지고 상기 표면에 입사되는 빛의 반사량을 Ⅱ라 할 때, Ⅱ/Ⅰ이 1.0 이상인 금속 전도층을 구비하여, 미세 패턴 형성시 최적의 에칭성을 제공할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자를 그 자신이 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세 패턴용 연성금속 적층판의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 미세 패턴용 연성금속 적층판은 고분자 필름(10)상에, 전도성 금속으로 이루어진 금속 시드층(20) 및 금속 시드층(20) 상에 형성되는 금속 전도층(30)을 포함한다.

고분자 필름(10)은, 연성금속 적층판에 적합하도록 굴곡성을 갖는 것이 바람직하고, 예컨대 폴리이미드 필름으로 이루어진다. 폴리이미드 필름은 높은 내열성과 굴곡성 및 우수한 기계적 강도를 가지며, 금속과 비슷한 열팽창계수를 가지므로 연성 필름(10)의 재료로 많이 사용된다.

금속 시드층은(20)은, 고분자 필름(10) 편면상에 형성되는 것으로서 스퍼터링, 이온플레이팅 등의 진공 성막법을 사용하여 형성한다. 상기한 방법들은 접합 강도를 높일 수 있으므로 바람직하다.

금속 시드층(20)을 형성하는 재질로는 구리 및 구리 합금이 사용되고, 또는 니켈, 크롬, 니켈-크롬 합금이 사용될 수 있다. 그러나 본 발명에서 금속 시드층을 형성하는 재질이 이에 한정되는 것은 아니며 다른 재질이 채용될 수 있음은 물론이다.

금속 전도층(30)은, 전기도금에 의해 금속 시드층(20)상에 형성되는 것으로서 습식 도금법, 즉, 전해 도금법 및 무전해 도금법을 사용하여 형성할 수 있다. 전해 도금법이 성막속도가 빠르고 성막 비용이 저렴하며, 또한 표면의 평활도가 높기 때문에 바람직하다. 전해 도금법을 이용할 경우에는 습식 도금액에 금속 시드층(20)이 형성된 고분자 필름(10)을 침지하고, 금속 시드층(20)에 전원음극을 접속하고, 습식 도금액에 침지한 양극과의 사이에 통전시킴으로써 금속 시드층(20)위에 금속습식 전도층을 석출시킨다. 무전해 도금법을 사용할 경우에는 우선 금속 시드층(20) 위에 팔라듐염 용액 등에 의해 석출핵을 부착시킨 후에 무전해 도금액에 고분자 필름(10)을 침지한다.

금속 전도층(30)의 재질로는, 전기전도도의 측면에서 구리 또는 구리합금이 바람직하나, 본 발명에서 금속 전도층(30)의 재질이 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외의 금속이 채용될 수 있음은 물론이다.

또한, 금속 전도층(30)의 표면특성인 조도는 0.5㎛ 이하가 바람직하다.

미세 패턴을 형성하는데 있어서, 연성금속 적층판의 성능에서 에칭성에 큰 영향을 미치는 요인의 하나는 표면의 거칠기, 즉, 조도이다. 따라서, 50㎛ 이하의 미세 패턴을 형성에 유리하도록 조도 Rz가 0.5㎛ 이하인 금속 전도층을 형성하는 것이 바람직하다.

여기서, 연성금속 적층판의 금속 전도층(30)을 습식도금 할 때, 전해액에 첨가하는 첨가제에 따라 연성금속 적층판의 표면형상을 조절한다. 예컨대, 저분자량 수용성 셀루로우스 에테르(Low molecular weight water-soluble celluose ether), 저분자량 수용성 폴리알킬렌 글리콜 에테르(Low molecular weight water-soluble polyalkylene glycol ether), 저분자 수용성 폴리에틸렌 이민(Low molecular weight water-soluble polyethyleneimine), 수용성 설포네이티드 유기황화합물(water-soluble sulfonated organic sulfur compound)등의 첨가제를 사용하여 연성금속 적층판의 요철 형상을 변화시킬 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 상기한 방법에 따라 형성된 연성금속 적층판의 표면예를 도시한 단면도이다.

조도가 동일하더라도 연성금속 적층판의 표면에 형성된 요철 형상에 따라 미세 패턴 형성시, 포토 마스크의 접착성에 차이가 있으며, 또한 표면에서의 빛 반사량이 달라진다.

도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 도 2a의 경우가 요철이 심하고, 도 2c로 갈수록 요철은 완만해지는데, 미세 패턴 형성시, 포토 마스크의 접착성은 요철이 심한 도 2a의 경우보다 도 2c의 경우가 유리하다.

또한, 표면에서의 빛 반사량을 보면, 70도의 큰 입사각(B)과 5도의 작은 입사각(A)의 경우 모두, 도 2a 에서 도 2c로 갈수록 반사되는 빛의 반사량이 증가한다.

도 2a를 참조하면, 요철 형상이 같을 때, 70도의 큰 입사각(B)에서는 입사되는 빛의 기울기보다 높은 요철의 높이 때문에 빛이 차단되어 5도의 작은 입사각(A)에서보다 빛의 반사량이 감소한다.

그러나, 도 2c를 참조하면, 요철 형상이 같을 때, 70도의 큰 입사각(B)에서는 실제 빛 반사량에 산란되는 빛이 더해져 5도의 작은 입사각(A)보다 빛의 반사량이 증가한다.

상기한 방법을 이용하여 연성금속 적층판의 표면에서의 빛 반사량을 측정하면 표면에 형성된 요철의 형상을 파악할 수 있다.

다음으로, 각각의 요철 형상이 미세패턴 형성에 끼치는 영향을 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 연성금속 적층판의 표면에 형성되는 요철의 형상에 따라 미세 패턴시 에칭성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 고분자 필름 상부에 형성된 금속 시드층 및 금속 전도층을 포함하는 연성금속 적층판(101, 102, 103)과, 연성금속 적층판(101, 102, 103) 상부에 마스크층으로서 도포된 포토레지스트층(200) 및 원하는 형태의 미세 패턴이 형성된 포토마스크(300)가 구비된다.

노광 및 현상 과정을 거쳐 포토레지스트층(200)에 에칭 마스크(201, 202, 203)가 마련될 때, 도 3a의 경우는 IR산란이 심하여 에칭마스크(201)가 손상을 입게 된다. 이는 다음 공정에서 에칭을 할 경우, 원하는 미세 패턴의 형태가 손상을 입게 되므로 미에칭 구간이 발생할 확률이 높아 정확한 패턴이 얻어지지 않고 불량 패턴이 발생할 수 있다. 따라서, 도 3a의 요철 형상보다 도 3c의 요철 형상에 가까울수록 에칭할 때, 원하는 미세패턴을 정확하게 형성하는데 유리하다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 요철 형상이 다른 연성금속 적층판의 실시예와 비교예를 이용하여 미세패턴 형성에 적합한 표면특성을 구체화한다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 폴리이미드 필름(10)위에 차례로 구리 시드층(20)과 구리 전도층(30)을 형성한 연성동박 적층판을 준비하고, 입사각이 5도일 때 와 70도일 때의 빛의 반사량을 측정하였다. 여기서, 각 실시예와 비교예에서의 표면조도 Rz는 0.5㎛ 이하였다.

표 1은 요철 형상의 변화에 따른 빛의 반사량을 측정한 결과를 도시한 표이다. 여기서, '반사량'은 국제적으로 사용되는 표준방법인 미국시험재료협회(ASTM;America Society for Testing and Materials)의 광택도 및 광택에 대한 표준 측정법, 즉, ASTM D2457 및 D523에 의거해서 실험했을 때 나타나는 수치이다.

	5도의 입사각에서의 반사량(Ⅰ)	70도의 입사각에서의 반사량(Ⅱ)	실제패턴사진	Ⅱ/Ⅰ
실시예 1	110.0	175.9	도 4a	1.6
실시예 2	117.5	133.1	도 4a	1.1
비교예 1	46.8	14.4	도 4b	0.308
비교예 2	70.7	1.7	도 4c	0.024
비교예 3	61.7	1.9	도 4c	0.030

표 1을 참조하면, 먼저, 실시예 1, 실시예 2는 70도 입사각에서의 빛의 반사량이 5도 입사각에서의 빛의 반사량보다 많기 때문에, 상기한 도 2c에 도시된 요철 형상에 가깝고, 비교예 1 내지 비교예 3은 70도 입사각에서의 빛의 반사량이 5도 입사각에서의 빛의 반사량보다 적기 때문에 상기한 도 2a에 도시된 요철 형상에 가깝다는 것을 알 수 있다.

이를 뒷받침 하는 것으로서, 실시예 1과 실시예 2의 요철 형상이 마련된 연성금속 적층판의 실제 미세 패턴 형성 결과를 나타내는 사진은 도 4a에 도시된 바와 같이, 잔류하는 포토레지스트가 없이 균일한 단면이 형성된 반면에, 비교예 1 내지 비교예 3의 요철 형상이 마련된 연성금속 적층판의 실제 미세 패턴 형성 결과를 나타내는 사진은 도 4b 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 미에칭 구간의 발생으로 인해 울퉁불퉁한 단면이 형성되어 있다.

또한, 70도의 입사각에서의 빛의 반사량은 10이상인 것이 바람직한데, 이는 연성금속 적층판의 조도에 민감한 70도의 입사각에서 빛의 반사량이 10이하일 경우, 회로의 직진성 및 미에칭 구간이 발생할 가능성이 높기 때문이다.

또한, 상술한 실시예 및 비교예의 결과에 나타난 바와 같이, 미에칭 구간이 발생하지 않고 미세 패턴이 원하는 형상대로 형성되기 위해서는, 작은 입사각에서 보다 큰 입사각에서 빛의 반사량이 많은, 즉, 큰 입사각과 작은 입사각에서의 빛 반사량 비율은 1.0 이상인 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명의 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명이 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 의하면, 미세 패턴용 연성금속 적층판을 제조함에 있어서, 표면특성이 조도 Rz가 0.5㎛ 이하이고, 큰 입사각에서의 빛의 반사량이 작은 입사각에서의 빛의 반사량보다 많은, 즉, 큰 입사각 및 작은 입사각에서의 빛의 반사량 비율이 1.0 이상인 금속 전도층을 마련함으로써, 미세패턴 형성시 에칭성을 향상시킬 수 있다.

또한, 표면의 요철형상에 따라 다르게 나타나는 빛의 반사량을 이용하여 연성금속 적층판의 품질을 확인할 수 있다.

Claims (4)

1. 미세 패턴용 연성금속 적층판에 있어서,

   고분자 필름;

   상기 고분자 필름 상부에 진공성막 방식에 의해 형성되는 금속 시드층; 및

   상기 금속 시드층 상부에 습식도금에 의해 형성되고, 표면 조도 Rz가 0.5㎛ 이하이며, 제 1입사각을 가지고 그 표면에 입사되는 빛의 반사량을 Ⅰ이라 하고, 상기 제 1입사각보다 큰 제 2입사각을 가지고 상기 표면에 입사되는 빛의 반사량을 Ⅱ라 할 때, Ⅱ/Ⅰ 가 1.0 이상인 금속 전도층;을 포함하는 연성금속 적층판.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1입사각은 5도이고, 상기 제 2입사각은 70도인 것을 특징으로 하는 연성금속 적층판.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제 2입사각을 가지고 그 표면에 입사되는 빛의 반사량이 ASTM D2457 및 D 523에 의거하여 측정했을 때, 10이상인 것을 특징으로 하는 연성금속 적층판.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 금속 시드층은 구리, 니켈, 크롬 또는 이들의 합금 중 어느 한 가지로 이루어 지고, 금속 전도층은 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연성금속 적층판.

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