KR20060126683A - 필름 모양의 배선 기판을 위한 제조 공정 테잎 - Google Patents

필름 모양의 배선 기판을 위한 제조 공정 테잎 Download PDF

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Abstract

높은 내열성, 기계적 특성, 성형성 및 치수 안정성을 나타내며 생산성 및 작업용이성에 있어서 탁월하며, 낮은 비용을 달성하는, 필름-모양의 배선 기판을 위한 제조 공정 테잎. 하나 이상의 열가소성 수지 (이 열가소성 수지는 폴리술폰 수지, 열가소성 폴리이미드 수지 및 폴리에테르 방향족 케톤 수지로부터 선택됨) 및 플레이트 충전재를 포함하는 시트 (이 시트는 10 배 이상의 굽음방지 강도 (antiflexing strength; JIS P8155: 장력 250 g, 굽음 비율 175 배/분, 및 굽음 표면 0.38R) 및 50 ppm/℃ 이하의 선팽창 계수를 나타냄) 로 이루어진, 필름-모양의 배선 기판을 위한 제조 공정 테잎이 제공된다.

Description

필름 모양의 배선 기판을 위한 제조 공정 테잎 {PRODUCTION PROCESS TAPE FOR FILM-SHAPED WIRING BOARD}
본 발명은 양호한 열 안정성 및 기계적 강도를 필요로 하는, 필름 회로 기판 제조 공정에서의 사용을 위한 테잎에 관한 것이다.
방향족 폴리에테르 수지는 당업계에서 특히 열 안정성 및 기계적 강도에서 우수한 엔지니어링 플라스틱으로 널리 잘 알려져 있다. 이러한 수지의 적용 분야를 더 확장하기 위해, 충전재를 첨가함에 의해, 방향족 폴리에테르 케톤 수지 및 열가소성 폴리이미드 수지와 같은 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 여러 물리적 특성을 개선하기 위한 시도가 있었다. 예를 들어, 여러 무기 섬유질 충전재를 첨가하여 그 기계적 강도 및 열 안정성을 개선하기 위한 시도 또한 제안되었다 (일본 특개소 제 S63-22854 호 공고).
전자 장치에 필요한 필름 인쇄 회로 기판 (이하, "회로 기판" 으로 생략) 중, 소위 연성 인쇄 회로 (FPC) 기판, 테잎 자동화 결합 (tape automated bonding, TAB) 회로 기판, 칩-온-필름 (chip-on-film, COF) 회로 기판 등이 있다. 이러한 필름 회로 기판의 제조 또는 발송의 과정 중, 납 테잎 및 스페이스 테잎 (space tape) 과 같은, 제조 공정을 위한 테잎이 사용된다. 이러한 제조 공정 테잎을 위해 사용되는 재료로서, 그 재료가 노출되고, 그가 안정적일, 상한 온도, 및 기계적 특성 및 그의 비용과 같은 요소를 고려하여 다양한 금속 및 수지가 이용된다.
필름 회로 기판 제조 공정 중의 예로서, TAB 회로 기판 제조의 경우, TAB 제품 또는 반-완성된 (half-finished) TAB 제품 그 자체가 가끔 릴-투-릴 (reel-to-reel) 공정 및 제조시 임의의 단계에서 납 테잎으로 사용된다. 그러한 경우, 고가인 TAB 제품의 일부는 불완전하게 되고, 그에 따라 생산성이 저하된다.
다른 경우에서는, 마찬가지로 고가인 열경화성 폴리이미드 수지 시트 또한 TAB 제조 공정에서 사용된다. 그러나, 기계적 강도 요건이 충족될 수 있도록 비교적 두꺼운 것이 필요한 열경화성 폴리이미드 시트의 사용은 제조 비용 관점에서 불리하다. 열경화성 폴리이미드 수지 시트는 용매를 사용하여 주형 성형에 의해 제조되며, 따라서 비교적 두꺼운 시트를 제조하는데 있어서의 생산성이 낮으며 제조 비용은 높다.
필름 회로 기판 제조 공정에서의 용도를 위한 테잎의 또 다른 종류로서, 어느 제품의 다른 제품과의 부착을 방지하기 위한 스페이스 테잎이 있다. 열안정적임이 요구되는 스페이스 테잎으로서, 금속, 예컨대 SUS 스테인레스 스틸 및 비교적 두꺼운 열경화성 폴리이미드 수지 시트를 언급할 수 있다. 그러나, 이러한 시트는 모두 고가이며, 회로 기판 제조 비용의 증가를 초래한다. 금속으로 만들어진 스페이스 테잎은 무겁고 생산성을 감소시킨다. 열 안정성 요건이 별로 엄격하지 않은 경우에, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 시트 또한 사용될 수 있다.
이와 같이, 필름 회로 기판 제조 공정에서의 용도를 위한 테잎은 열 안정성 및 기계적 강도를 필요로하며, 문제가 존재한다; 예를 들어, 제품 자체의 납 테잎으로서의 사용은 감소된 수율을 초래하고, 비교적 고가이며 두꺼운 열경화성 폴리이미드 수지 시트의 사용은 제조 비용의 증가를 초래한다.
특허 문헌 1: 일본 특개소 제 S63-22854 호 공고
발명의 개시
본 발명이 해결해야할 문제
본 발명은 상기 언급된 문제를 해결하며, 열 안정성 및 기계적 특성이 우수하고, 시트 생산성 및 가공성이 높으며, 또한 비싸지 않은, 필름 또는 시트 제조를 위한 수지 조성물을 제공한다. 본 발명은 또한 이러한 필름 또는 시트를 사용하여 제조된 필름 회로 기판 제조 공정에서의 사용을 위한 테잎을 제공한다. 이하, 여기서 사용되는 용어 "시트" 는 필름을 포함한다.
문제 해결 방법
따라서, 본 발명은 폴리술폰 수지, 열가소성 폴리이미드 수지 및 방향족 폴리에테르케톤 수지로부터 선택되는 하나 이상의 열가소성 수지, 및 10배 이상의 내절 강도 (folding endurance) 수준 (JIS P 8155; 장력 250 g, 접힘 비율 (folding rate) 175배/분, 및 접힘 표면 0.38 R) 및 50 ppm/℃ 이하의 선팽창 계수를 갖는 라멜라 충전재를 함유하는 시트로부터 제조되는 필름 회로 기판 제조 공정에서의 사용을 위한 테잎을 제공한다.
라멜라 충전재는 바람직하게 0.1-20 ㎛ 의 평균 입자 지름 및 바람직하게 5 이상의 종횡비를 갖는다. 라멜라 충전재의 첨가 수준은 열가소성 수지 100 중량부 당 바람직하게 5-60 중량부이다. 라멜라 충전재는 바람직하게 규소, 알루미늄 및 마그네슘과 같은 금속의 산화물 중으로부터 선택되는 하나 이상의 충전재를 함유한다.
본 발명의 효과
본 발명의 공정 테잎은 제조 효율이 높은, 용융 압출 기법에 의해 제조될 수 있다. 추가적으로, 당업계에서 목표 되어 왔던 필름 회로 기판 제품의 수율의 개선이 달성될 수 있으며, 고가의 열경화성 폴리이미드 수지 시트의 사용으로부터 초래되는 비용의 증가를 막을 수 있고, 그 테잎은 공업용 파일 회로 기판 제조 공정에서의 용도를 위해 적합하다.
본 발명을 수행하기 위한 최적의 모드
본 발명의 실행에 사용될 폴리술폰 수지는 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 바람직한 것은 하기에 나타난 화학식 (1) 내지 (8) 중 임의의 것으로 표현되는 반복 단위를 함유하는 폴리술폰 수지이다.
Figure 112006048218126-PCT00001
Figure 112006048218126-PCT00002
본 발명의 실행에 사용될 열가소성 폴리이미드 수지는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는, 하기에 제공된 화학식 (9) 내지 (11) 의 어느 것으로나 표현되는 반복 단위를 함유하는 것이다. 그러한 구조를 갖는 시판되는 제품 중, General Electric (USA) 로부터 입수가능한 Ultem (상표) 제품군이 있다. 추가적으로, 실리콘으로의 개질에 의한 내절 강도 개선 및 유연성이 제공되는 Siltem (상표) 제품군 또한 General Electric 으로부터 입수가능하다.
Figure 112006048218126-PCT00003
본 발명의 실행에서 사용될 열가소성 방향족 폴리에테르케톤 수지는 특별히 제한되지 않지만, 바람직한 것은 화학식 (12) 및 (13) 중 어느 하나로 표현되는 반복 단위를 함유하는 것이다. 이러한 구조를 갖는 시판 제품 중, Victrex 로부터 입수가능한 PEEK (등록 상표) 가 있다.
Figure 112006048218126-PCT00004
본 발명의 실행에서 라멜라 충전재의 첨가 수준은 열가소성 수지의 100 중량부 당 5-60 중량부, 바람직하게는 10-40 중량부이다. 보다 낮은 첨가 수준에서는, 수득된 수지 조성물은 열 안정성 및 치수 안정성에 있어서 불충분할 것이다. 보다 높은 첨가 수준에서는, 수지 조성물의 성형성/가공성이 감소될 것이다.
본 발명의 실행에서 사용될 라멜라 충전재는 바람직하게 0.1-20 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.5-10 ㎛, 가장 바람직하게는 2-8 ㎛ 의 평균 입자 지름을 갖는다.
라멜라 충전재가 상기에 언급된 범위보다 적은 평균 입자 지름을 갖는 경우, 공정 테잎은 열 안정성 및 치수 안정성과 같은 성능 특성에 있어서 불충분하게 될 것이며, 나아가 수지 공정의 단계에서 유동성이 나빠지고, 그에 따라 공정이 불리하게 어려워진다. 라멜라 충전재가 상기 언급된 범위보다 큰 평균 입자 지름을 갖는 경우, 성형물은 외관에 있어서 불리하게 될 것이며, 표면 평활성을 거의 갖지 못하고, 나아가 수지 공정의 단계에서 유동성이 나빠지고, 그에 따라 공정이 불리하게 어려워진다.
본 발명의 공정 테잎은 수지 조성물에 함유된 라멜라 충전재에 기인한 현저하게 개선된 기계적 강도 및 치수 안정성을 나타낸다. 특히 고온 부분에서 공정 테잎이 사용되는 경우, 상기 라멜라 충전재는 수지의 연화에 기인한 치수 변화를 감소시키고 수지 내의 고유의 선팽창을 막음으로써 치수 안정성 및 기계적 강도를 개선한다.
본 발명의 실행에 사용되는 라멜라 충전재는 베이스 수지에서의 분산성이 우수하며, 수지 내에서 균일하게 분산될 수 있고, 그에 따라 전체적으로 양호한 치수 안정성을 가진 수지 조성물을 균일하게 제공할 수 있다. 수지 및 라멜라 충전재가 본 발명의 수지 조성물 중 균일하게 혼합되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실행에서 사용될 라멜라 충전재는 바람직하게 5 이상의 종횡비를 갖는다. 라멜라 충전재의 "종횡비" 는 라멜라 충전재의 "평균 입자 지름/평균 두께" 비율로 표현된다. 5 미만의 종횡비를 가지며, 그에 따라 모양이 구에 가까운 입자는 충분한 정도로 선팽창을 감소시킬 수 없으며, 따라서 바람직하지 않다. 한편, 100 이상의 종횡비를 가지며 모양이 섬유에 가까운 입자는 수지의 용융 유동성을 감소시키고, 배향이 수지의 흐름의 방향으로 일어남에 따라 수지 조성물의 비등방성이 증가하여, 일정한 기계적 특성을 갖는 시트를 수득하는 것이 불가능하게 된다.
본 발명에 사용될 라멜라 충전재 재료는 특별히 제한되지 않지만, 규소, 알루미늄 및 마그네슘과 같은 금속의 산화물에 기재한 라멜라 충전재가 사용될 수 있다. 이러한 것들은 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다.
그의 효과가 감소되지 않는 한, 본 발명의 공정 테잎을 제조하기 위한 레진 시트는 추가적으로, 필요에 따라, 하나 이상의 섬유질 강화 재료 (유리 섬유, 탄소 섬유, 포타슘 티타네이트 섬유, 세라믹 섬유, 아라미드 섬유, 붕소 섬유 등), 과립형 또는 비정질 강화 충전재 (칼슘 카르보네이트, 점토, 탈크, 마이카, 흑연성 탄소 등, 몰리브데늄 디설피드 등), 전도도 개선제 (탄소, 산화 아연, 산화 티타늄 등), 열 전도도 개선제 (분말형 금속 산화물 등), 항산화제, 열 안정제, 정전기방지제, 자외선 흡수제, 윤활제, 이형제, 염료, 안료, 기타 열가소성 수지 (폴리아미드, 폴리카르보네이트, 폴리아세탈, PET, PBT, 폴리페닐렌 술피드, 폴리아크릴레이트, 플루오로-, 폴리에테르니트릴 및 액정 수지 등) 및 열경화성 수지 (페놀성, 에폭시, 실리콘 및 폴리아미드이미드 수지 등) 를 포함할 수 있다. 각 충전재는 표면처리된 것일 수 있다.
(생산 공정에서의 용도를 위한 테잎의 제조)
본 발명의 실행에서, 수지 성분 및 라멜라 충전재의 첨가, 블렌딩 및 반죽의 방법은 특별히 제한되지 않지만 여러 혼합/반죽 방법이 사용될 수 있다. 충전재를 열가소성 수지에 첨가함에 있어서, 예를 들어 각각이 용융 압출기 내에서의 블렌딩을 위해 그에 개별적으로 공급될 수 있다. 대안적으로, 분말형 물질만이헨셀 믹서 (Henschel mixer), 볼 믹서, 블렌더, 텀블러 또는 유사한 믹서를 사용하여 사전 건조-블렌딩/반죽될 수 있으며, 이후 용융 반죽기를 사용한 수득된 프리믹스의 용융 반죽이 뒤따른다.
시트 성형 방법은 기초 재료로 소용되는 수지에 적합한 임의의 방법일 수 있다. 예를 들어, 다양한 성형 방법, 예컨대 사출 성형, 용융 압출 성형, 주형 성형, 압출 성형, 소결 성형 및 분말 코팅이 사용될 수 있다. 수득된 시트로부터 공정 테잎을 제조하기 위해, 미리 정해진 폭으로 찢음 (slitting), 콘케이브-콘벡스 (concave-convex) 성형 마감, 표면 전도층 코팅 및/또는 정전기방지층 코팅과 같은 2차 처리가 수행될 수 있다.
본 발명의 실행에서의 공정 테잎 제조는 바람직하게 용융 압출에 의해 원료 수지를 시트로 성형시켜 수행된다. 압출 방법 및 테이크-업 (take-up) 방법은 특별히 제한되지 않는다. 상기 시트는 특별한 제한 없이 단일층 또는 다중층일 수 있다.
예를 들어, 열가소성 수지 층 및 열경화성 폴리이미드 수지 층으로부터 다중층 구조를 갖는 시트를 제조하기 위해, 열가소성 수지층은 용융 압출 후, 적층용 용매를 사용하여 코팅하는 식으로 그 위에 열경화성 폴리이미드 수지 층을 깔아 제조될 수 있다. 대안적으로, 열가소성 수지의 용융 압출시, 열경화성 폴리이미드 수지 시트는 적층 방식으로 열가소성 수지 시트와 조합될 수 있다. 이러한 경우, 적층물의 수 및 적층 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 융합 결합 적층 방법 및 접착제를 사용한 적층 기법이 수행될 수 있다. 또한 다중층 구성이 본 발명에 따라 복수의 열가소성 수지 층을 조합하여 제조될 수 있다.
본 발명의 제조 공정 테잎은 열 안정적임이 요구된다. 예를 들어, 건조 및 베이킹 (baking) 과 같은 가열 단계에서 그가 스페이서 (spacer) 로서 사용되는 경우, 가열시 필름 기판 및 스페이서 테잎 사이의 치수 변화의 차가 가능한 적은 것이 바람직하다. 각 선팽창 계수 값이 크게 다르면, 필름 회로 기판 제조에서의 사용을 위한 스페이서 테잎이 가열 단계 동안 필름 기판과 접촉되어 스페이서로 더 이상 작용하지 않을 수 있다. 일반적으로, 필름 기판은 열경화성 폴리이미드 또는 동박판으로 구성되고 이러한 재료는 20-30 ppm/℃ 의 선팽창 계수를 갖는다. 따라서, 본 발명의 공정 테잎이 50 ppm/℃ 이하, 바람직하게는 45 ppm/℃ 이하, 더욱 바람직하게는 40 ppm/℃ 이하, 더 더욱 바람직하게는 35 ppm/℃ 이하의 선팽창 계수를 가지는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 물리적 특성의 적절한 범위는 제조 공정 테잎 및 사용된 필름 기판 사이의 상대 값에 의존하며, 따라서, 테잎의 값이 50 ppm/℃ 이하일 때, 일반적으로 대부분의 경우 실질적으로 문제가 없다. 반대로, 본 발명의 시트가 50 ppm/℃ 초과의 선팽창 계수를 갖는다면, 가열 단계에서 필름 기판으로부터의 치수 변화의 차가 과대하게 되어 그러한 단계 중 문제를 초래한다.
본 발명의 공정 테잎의 내절 강도는 바람직하게 10배 이상이다. 필름 기판이 릴 상에서 처리되는 경우, 그를 위한 공정 납 테잎 또는 스페이스 테잎 또한 릴 상에서 사용됨을 필요로 한다. 내절 강도가 10배 미만이면, 그 테잎은 온-릴 (on-reel) 공정을 위한 릴-투-릴 라인 운반 동안 쉽게 부서질 수 있다. 내절 강도 (배) 의 값은 바람직하게 가능한 높으며, 적절하게는 10 (배) 이상이고, 특히 바람직하게는 15 (배) 이상이고, 더욱 바람직하게는 20 (배) 이상이다.
하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세하게 예시한다. 그러나, 이는 본 발명을 결코 제한하는 것은 아니다. 실시예 및 비교예에서, 하기 재료를 사용하였다.
*1: 폴리술폰 수지
Udel P-1700NT (상표), Solvay Advanced Polymers 의 제품
*2: 열가소성 폴리이미드 수지
Ultem CRS 5001-1000, General Electric 의 제품
*3: 방향족 폴리에테르케톤 수지
PEEK 450G (상표), Victrex 의 제품
*4: 유리 섬유 (섬유질)
RES-TP29, Asahi Glass 제품, 종횡비: >100
*5: 알루미나 입자 (구형)
AO-502, Admatechs 제품, 종횡비: 1
*6: 라멜라 탈크 (라멜라)
MS-1, Nippon Talc 의 제품, 종횡비: 17, 평균 입자 지름: 13 ㎛
*7: 라멜라 탈크 (라멜라)
L-1, Nippon Talc 의 제품, 종횡비: 25, 평균 입자 지름: 5 ㎛
표 1 및 표 2 에 나타난 제형에 따라, 각 재료를 이축 반죽기/압출기에 공급하고, 펠렛을 용융 반죽으로 제조하였다. 표에서, 각 실시예 및 비교예에 대한 수치는 중량부이다. 제조된 펠렛을 사용하여, 시트꼴 시료를, 예를 들어. 일축 압출기 및 T 다이를 사용하여 용융 압출 공정에 의해 수득하였다. 비교예 5 에서, 시트꼴 시료를 가열 프레스 공정에 의해 수득하였다.
하기 평가는 하기에 제공된 각각의 방법에 의해 이루어졌다.
(1) 내절 강도: 내절 강도 측정은 0.2 mm 두께의 시트꼴 시료를 사용하여 JIS P 8155 에 따라 수행하였다.
(2) 선팽창 계수: 각 시료의 선팽창 계수는 열기계적 분석을 위한 장치를 사용하여 JIS K 7196 에 따라 측정하였다.
(3) 열 안정성: 연화-기인 치수 변화 작용에 대한 평가: 각 시료를 200℃ 로 가열하고, 가열 전 및 후의 치수의 변화는, 치수 변화가 발견되지 않았을 때 0, 치수 변화가 작을때 △, 또는 치수 변화가 매우 클 때 X 로 평가하였다.
(4) 성형성: 스트랜드 (strand) 공정 및 시트 성형 공정을 이축 반죽기 및 일축 반죽기를 사용하여 수행하고, 수득된 시료를 하기 기준에 따라 육안상의 관찰에 의해 평가하였다: 0 - 외관이 양호함; X - 성형물이 안정적으로 수득되지 못함.
(5) 시트 (테잎) 이 TAB 회로 기판 제조 공정 조건 하에서 아무런 문제를 초래하지 않고 만족스럽게 사용될 수 있었던 경우, 이를 0 으로 평가하였다; 시트의 치수 변화, 서징 (surging) 또는 편향에 기인하여 문제가 발생된 경우, 이를 X 로 평가하였다. 시트가 약하고 작업 중 부서져 평가되지 못한 경우, 그 상태를 XX 로 표현하였다.
Figure 112006048218126-PCT00005
Figure 112006048218126-PCT00006
본 발명에 따라, 열 안정성, 기계적 특성, 성형성, 치수 안정성 및 작업용이 성 (workability) 에 있어서 우수하며 비싸지 않은, 필름 회로 기판 제조 공정에서의 사용을 위한 테잎이 수득될 수 있다.

Claims (4)

  1. 테잎의 내절 강도 (folding endurance; JIS P 8155; 장력 250 g, 접힘 (folding) 비율: 175 배/분, 접힘 표면 0.38 R) 가 10 배 이상이며, 상기 테잎의 선팽창 계수가 50 ppm/℃ 이하인, 폴리술폰 수지, 열가소성 폴리이미드 수지 및 방향족 폴리에테르케톤 수지로부터 선택되는 하나 이상의 열가소성 수지 및 라멜라 충전재를 함유하는 시트로부터 제조된 필름 회로 기판 제조 공정에서의 사용을 위한 테잎.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 라멜라 충전재가 0.1-20 ㎛ 의 평균 입자 지름을 갖는 테잎.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 라멜라 충전재가 5 이상의 종횡비를 갖는 테잎.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 라멜라 충전재의 첨가 수준이 열가소성 수지의 100 중량부 당 5 내지 60 중량부인 테잎.
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