KR20080096415A

KR20080096415A - 프린트 배선판, 그 프린트 배선판의 제조 방법 및 그프린트 배선판의 제조에 이용하는 동박 적층판용 전해 동박

Info

Publication number: KR20080096415A
Application number: KR1020080038240A
Authority: KR
Inventors: 마코토 야마가타; 히로아키 쿠리하라
Original assignee: 미쓰이 긴조꾸 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2008-10-30
Also published as: JP2008294432A; TW200847867A; JP4691573B2

Abstract

본 발명은 배선의 미세화가 용이한 프린트 배선판의 제공을 목적으로 하며, 특히 플렉서블 프린트 배선판에서는 배선의 미세화가 용이하고 또한 내(耐)굴곡성이 뛰어난 제품을 제공한다. 본 발명은 절연 기판의 표면에 배선이 형성된 프린트 배선판으로서, 이 배선이 제1 동층과 제2 동층이 적층된 층 구성을 가지고, 상기 제1 동층측을 상기 절연 기판에 접합시키고, 상기 제2 동층의 평균 결정립경이 상기 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 것을 특징으로 하는 프린트 배선판을 채용한다. 또한, 제조 방법으로서, 절연 기판의 표면에 상기 구조를 가지는 배선이 형성가능한 층 구성의 도체층을 가지는 금속박 적층판을 준비하고, 상기 도체층의 제2 동층의 표면에 에칭 레지스트 패턴을 형성하고, 에칭 처리하여 배선을 형성하고, 그 후 에칭 레지스트 패턴을 제거하여 프린트 배선판으로 하는 방법 등을 채용한다.

Description

프린트 배선판, 그 프린트 배선판의 제조 방법 및 그 프린트 배선판의 제조에 이용하는 동박 적층판용 전해 동박{Printed wiring board, its manufacturing method and electrolytic copper foil for copper foil laminate used to manufacture the printed wiring board}

본 발명은 프린트 배선판, 그 프린트 배선판의 제조 방법 및 그 프린트 배선판의 제조에 이용하는 동박 적층판용 전해 동박에 관한 것이다.

최근 휴대전화, PC, 뮤직 플레이어와 휴대용 게임기 등 모바일 기기의 보급에 수반하여 전자기기의 경박단소화(輕薄短小化) 경향이 계속되고 있다. 그리고, 이와 같은 모바일 기기에는 영상 표시 기능을 가지는 기종이 많으며 다양한 표시 장치가 채용되고 있는데 그 중 액정 디스플레이 패널이 주류를 이루고 있다. 이 액정 디스플레이 패널의 드라이버 IC나 LSI 등의 전자 부품을 실장하는 방식으로서, COF(Chip On Film) 테이프, TCP(Tape Carrier Package) 테이프, BGA(Ball Grid Array) 테이프, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 테이프 등의 전자 부품 실장용 필름 캐리어 테이프(이하, 간단히 ‘필름 캐리어 테이프’ 또는 ‘TAB(Tape Automated Bonding) 테이프’라고 한다.)나 FPC(Flexible Printed Circuit)를 이용한 실장 방식이 채용되고 있다. 따라서, 이들 프린트 배선판에는 한층 더 미세한 배선이 요구된다.

상술한 COF 테이프 등의 제조에서는 동을 주된 도체로 이용하고, 에칭법에 의해 배선을 형성하고 있다. 여기서 형성되는 배선을 미세화하고, 이후의 표면 실장을 용이하게 하려면, 배선의 에칭 팩터를 크게 하는 것이 요구된다. 이를 위해, 오버 에칭 시간의 설정을 짧게 할 필요가 있으며, 배선을 형성하는 동층의 절연 기판과의 접착면을 평활하게 하고, 또한 얇은 동층을 채용하는 것이 시도되어 왔다. 즉, 전해 동박은 그 제조 공정에서 각종 유기계 첨가제를 이용해 동의 결정립경을 작게 하여, 절연 기판과의 접착면의 로우 프로파일화가 도모되어 왔다. 그러나, 절연 기판과의 접착면을 평탄하게 해도 에칭 과정에서 발생하는 언더 컷 현상에 의해, 형성되는 배선의 탑 폭이 보텀 폭보다 좁아져 버린다. 따라서, COF 테이프 등의 배선 피치를 더 좁혀 나가면, 디바이스의 접속에 필요한 탑 폭을 확보할 수 없게 되어 버린다. 즉, 종래 이상으로 에칭 팩터가 양호한 배선을 형성하지 않으면 배선의 미세화에 대응할 수 없게 된다.

한편, COF 테이프, TCP 테이프 등의 TAB 테이프나 FPC와 같은 플렉서블 프린트 배선판은 절곡된 상태로 전자기기 등에 탑재되거나, 반복 구부림 동작을 행하는 경우가 있다. 또한, 이러한 배선판이 수송 중 진동을 받거나 전자기기의 가동에 수반되는 진동을 받으면, 내(耐)굴곡성이 떨어지는 도체로 배선을 구성한 경우에는 배선의 절곡부 등에서 단선이 발생하는 경향이 있다.

또한, TAB 테이프로 대표되는 액정 구동용 드라이버의 역사를 보면, 당초부 터 내굴곡성은 요구되고 있었다. 그러나, 전술한 바와 같이, 배선의 미세화가 우선시되어 전해 동박의 결정립경을 미세화하여 절연 기판과의 접착면을 로우 프로파일화해 왔다. 이와 같이 동의 결정립경이 작아지면, 인장 강도는 커지지만 신장률이 저하되는 경향이 나타난다. 즉, 결정립계에 편재하는 것으로 생각되는 첨가제류의 영향을 받아 가열해도 어닐링 효과를 얻기 어려운 동박이 이용되어 왔다. 이와 같이, 내굴곡성을 희생하더라도 미세 회로의 형성능이 우선시되어 왔다. 그러나, 예를 들어 액정 패널에서는 프레임의 면적을 작게 하기 위해, TAB 테이프의 출력측 배선부를 액정 패널 단부에서 접어 액정 패널의 배선에 접속하는 것이 행해지고 있으며, 현재는 내굴곡성이 종래 이상으로 요구되는 경향이 강해지고 있다고 생각할 수 있다.

그리고, 에칭 팩터를 양호하게 하는 기술로서, 특허 문헌 1에, 미세 피치의 배선 패턴을 적합하게 형성가능한 프린트 배선판용 동적층판 및 이것을 이용한 프린트 배선판을 제공하기 위해, 동박의 결정립의 입경이 동적층판 표면에서 절연 베이스재측을 향하는 두께 방향으로 순차적으로 작아지는 구조의 프린트 배선판용 동적층판을 구성하고, 이와 같은 구조를 가지는 프린트 배선판용 동적층판에 대하여 서브트랙티브 공법을 시행하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 특허 문헌 2에는, 에칭 팩터가 높은 포토 에칭을 가능하게 하는 동박 및 그 제작 방법, 에칭 방법, 동박 패턴, 보존 방법을 제공하는 것을 목적으로 하여, 낮은 전류 밀도에서 높은 전류 밀도로 도금 전류 밀도를 연속적으로 제어한 도금에 의해, 에칭이 쉬운 구조를 가진 동박으로부터 에칭이 어려운 구조를 가진 동 박으로 서로 다른 구조를 가지는 동박이 연속적 또는 단계적으로 형성되며, 에칭이 어려운 구조를 가지는 동박측으로부터 에칭을 행하고, 구조 경사 동박의 패턴을 형성할 때에 패턴에 170℃, 30분 이상의 열처리를 가하여 구조 경사 상태를 완화시킨 동박 패턴이 개시되어 있다.

상기 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 개시된 기술을 이용하면, 같은 두께의 도체층을 이용하는 한, 확실히 양호한 에칭 팩터를 나타내는 배선의 형성이 가능하다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2003-324258호 공보

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2004-190073호 공보

그렇지만, 상술한 특허 문헌에 개시된 기술 내용을 모바일 기기의 액정 드라이버용 배선판 등의 배선에 적용하더라도 상술한 바와 같은 배선의 단선 위험성이 감소하는 것은 아니다.

따라서, 리지드(rigid) 프린트 배선판 및 플렉서블 프린트 배선판(이하, 이것들 모두를 총칭하는 경우에는 간단히 ‘프린트 배선판’이라고 칭한다.)의 배선에 있어서, 양호한 에칭 팩터를 유지하면서 미세화가 가능한 기술이 요구되어 왔다. 그리고, COF 테이프, TCP 테이프나 FPC에서는 배선의 미세화와 동시에 내굴곡성이 개선된 제품이 요구되어 왔다.

이에, 본 발명자들은 프린트 배선판에 있어서의 배선의 미세화와, 플렉서블 프린트 배선판으로 한 경우의 내굴곡성을 양립시키는 것을 목적으로 하여 이하의 발명을 완성하는데 이르렀다.

본 발명에 따른 프린트 배선판:

본 발명에 따른 프린트 배선판은, 절연 기판의 표면에 배선이 형성된 프린트 배선판으로서, 당해 배선은 제1 동층과 제2 동층이 적층된 층 구성을 가지고, 당해 제1 동층측이 상기 절연 기판과 접합되고, 당해 제2 동층의 평균 결정립경이 당해 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 가지는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 따른 프린트 배선판에 있어서, 상기 제1 동층이 평균 결정립경 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 미만이고, 제2 동층이 평균 결정립경 1.0㎛ ~ 5.0㎛인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 프린트 배선판에 있어서, 상기 제2 동층의 두께는 상기 제1 동층 두께의 5% ~ 500% 두께인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 프린트 배선판에 있어서, 상기 제2 동층은 n층(단, n≥1)의 서브 금속층으로 구성되고, 제n 서브 금속층은 제(n-1) 서브 금속층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 가지는 것도 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 프린트 배선판은, 상기 배선은 그 임의의 위치에서의 횡단면 형상에 있어서, 당해 배선의 두께를 T_c, 배선 상면의 탑 폭을 W_t, 배선 하면의 보텀 폭을 W_b로 했을 때에, 이하의 수학식 (1)로 계산하여 얻어지는 에칭 팩터가 2.5 이상인 것을 특징으로 하고 있다.

… (1)

본 발명에 따른 프린트 배선판에 있어서, 절연 기판에 플렉서블 프린트 배선판용 기재를 이용함으로써, 가요성을 가지고, 휨 가공이 가능한 프린트 배선판이 된다.

또한, 본 발명에 따른 프린트 배선판에 있어서, 절연 기판에 리지드 프린트 배선판용 기재를 이용함으로써, 판상의 리지드 프린트 배선판이 된다.

본 발명에 따른 프린트 배선판의 제조 방법:

본 발명에 따른 프린트 배선판의 제조 방법은, 이하의 공정 A 내지 공정 D를 포함하는 것을 특징으로 한다. 설명의 편의상, 제1 제조 방법이라고 칭한다.

공정 A: 절연 기판의 표면에 제1 동층과 제2 동층이 적층된 층 구성의 도체층을 가지고, 당해 제2 동층의 평균 결정립경이 당해 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 가지고, 또한 당해 제1 동층측을 상기 절연 기판과 접합시킨 금속박 적층판을 준비하는 공정.

공정 B: 상기 도체층의 제2 동층의 표면에 에칭 레지스트 패턴을 형성하는 공정.

공정 C: 상기 에칭 레지스트 패턴을 가지는 금속박 적층판을 에칭 처리하여 에칭 레지스트 패턴을 형성하지 않은 부분의 도체층을 용해·제거하여 배선을 형성하는 공정.

공정 D: 상기 배선의 표면에 존재하는 에칭 레지스트 패턴을 제거하여 프린트 배선판을 얻는 공정.

상기 제1 제조 방법에 있어서, 상기 공정 A에서 이용하는 금속박 적층판으로는, 제1 동층과 제2 동층이 적층된 층 구성이고, 당해 제2 동층의 평균 결정립경이 당해 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 가지는 전해 동박을 이용하고, 그 제1 동층측을 절연 기판과 접합시킨 동박 적층판을 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 제조 방법에 있어서, 상기 공정 A에서 이용하는 금속박 적층판으로는, 제1 동층과 170℃ ~ 180℃에서 15분간 이상의 가열을 행함으로써 재결정화되는 제2 동층이 적층된 층 구성의 전해 동박으로, 금속박 적층판의 성형시에 그 제1 동층측에 170℃ ~ 180℃의 온도를 15분간 이상 가하여 절연 기판과 당해 전해 동박을 접합시킴으로써, 당해 제2 동층의 평균 결정립경이 당해 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 갖도록 한 동박 적층판을 이용하는 것도 바람직하다.

또한, 상기 제1 제조 방법에 있어서, 상기 공정 A에서 이용하는 금속박 적층판으로는, 절연 기판 위에 무전해 도금법으로 제1 동층을 형성하고, 그 제1 동층 위에 170℃ ~ 180℃에서 15분간 이상의 가열을 행함으로써 재결정화되는 제2 동층을 형성하여 도체층으로 하고, 그 후 170℃ ~ 180℃의 온도를 15분간 이상 가하여 가열함으로써, 당해 제2 동층의 평균 결정립경이 당해 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 갖도록 한 동박 적층판을 이용하는 것도 바람직하다.

그리고, 상기 제1 제조 방법에 있어서, 상기 제2 동층의 형성에는 황산 산성 동도금액을 이용한 전기 동도금법을 채용하고, 당해 황산 산성 동도금액으로는 동 농도가 0.8mol/리터 ~ 1.2mol/리터, 자유 황산 농도가 0.8mol/리터 ~ 1.2mol/리터, 염소 농도가 5ppm ~ 50ppm인 것을 이용하고, 당해 황산 산성 동도금액의 1/2 용량 이상에 대하여 활성탄 처리를 가한 것을 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 다른 제조 방법으로서, 이하의 공정 a 내지 공정 f를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린트 배선판의 제조 방법을 채용하는 것이 바람직 하다. 설명의 편의상, 제2 제조 방법이라고 칭한다.

공정 a: 절연 기판의 표면에 제1 동층만 가지는 가(假)동박 적층판을 제조하는 공정.

공정 b: 상기 가동박 적층판의 제1 동층의 표면에 도금 레지스트 패턴을 형성하는 공정.

공정 c: 상기 가동박 적층판의 도금 레지스트 패턴이 형성되어 있지 않은 제1 동층의 표면에 동도금을 행하여 배선 형상의 제2 동층을 형성하는 공정.

공정 d: 상기 도금 레지스트 패턴을 제거하여 가(假)프린트 배선판으로 하는 공정.

공정 e: 공정 d에서 얻어진 가프린트 배선판을 가열 처리하여, 상기 제2 동층의 결정을 거대결정화시키는 공정.

공정 f: 그 후, 상기 제2 동층의 결정을 거대결정화시킨 가프린트 배선판을 에칭 처리하여, 제2 동층이 형성되어 있지 않은 부분에 노출된 제1 동층을 용해·제거하여 프린트 배선판으로 하는 공정.

이 제2 제조 방법에 있어서, 상기 제2 동층의 형성에는 황산 산성 동도금액을 이용한 전기 동도금법을 채용하고, 당해 황산 산성 동도금액으로는 동 농도가 0.8mol/리터 ~ 1.2mol/리터, 자유 황산 농도가 0.8mol/리터 ~ 1.2mol/리터, 염소 농도가 5ppm ~ 50ppm인 것을 이용하고, 당해 황산 산성 동도금액의 1/2 용량 이상에 대하여 활성탄 처리를 가한 것을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 제2 제조 방법에 있어서, 상기 공정 e에서의 가열 처리는 170℃ ~ 180 ℃의 온도에서 15분간 이상 가열하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전해 동박:

본 발명에 따른 전해 동박은, 상기 금속박 적층판의 제조에 이용되는 전해 동박으로서, 제1 동층과 제2 동층이 적층된 층 구성을 가지고, 175℃×15분간 가열 후의 제1 동층의 평균 결정립경이 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 미만이고, 제2 동층의 평균 결정립경이 1.0㎛ 이상 5.0㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해 얻어지는 프린트 배선판은 양호한 에칭 팩터의 배선을 가진 것이다. 또한, 플렉서블 프린트 배선판으로 한 경우에는 양호한 에칭 팩터의 배선을 가짐과 동시에 양호한 내굴곡성을 발휘한다. 따라서, 모바일 기기 등의 액정 드라이버용 배선판 등의 배선을 미세화해도 단선의 위험성이 적다. 또한, 본 발명에 따른 프린트 배선판의 제조 방법은 상기 프린트 배선판을 효율적으로 얻는 방법으로서 최적이다.

이하, 본 발명에 따른 프린트 배선판 및 프린트 배선판의 제조 방법의 형태에 관하여 설명한다. 한편, 제조 방법에 관해서는 제1 제조 방법과 제2 제조 방법으로 나누어 설명한다.

<본 발명에 따른 프린트 배선판의 형태>

본 발명에 따른 프린트 배선판은, 절연 기판의 표면에 배선이 형성된 프린트 배선판으로서, 상기 배선은 제1 동층과 제2 동층이 적층된 층 구성을 가지고, 상기 제1 동층측이 상기 절연 기판과 접합되고, 상기 제2 동층의 평균 결정립경이 당해 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 가지는 것이다. 이러한 층 구성의 배선을 가지는 프린트 배선판은 후술하는 제조 방법을 이용함으로써, 배선의 미세화가 용이하고, 플렉서블 프린트 배선판으로 한 경우에는 양호한 내굴곡성을 얻을 수 있다.

배선의 외층측에 있는 제2 동층의 평균 결정립경이 상기 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 가짐으로써, 플렉서블 프린트 배선판으로 한 경우의 내굴곡성이 비약적으로 향상된다. 여기서, 플렉서블 프린트 배선판에 대하여 내굴곡성 시험을 행하고, 반복 휨 응력을 부하하여 회로 단선에 이를 때까지의 과정을 생각한다. 반복 휨 응력이 부하되는 경우, 휨에 수반되는 변위량(신장 및 수축에 수반되는 변위량)은 플렉서블 프린트 배선판의 단면 내에서 생각하면, 그 외표면으로 갈수록 크고, 중심부로 갈수록 작아진다. 따라서, 플렉서블 프린트 배선판의 휨 동작에 의해 배선의 외표면에 마이크로 크랙이 생기고, 반복 휨을 받는 동안에 결정립계를 따라 크랙 전파가 일어나, 배선의 파단에 이르는 것으로 생각하는 것이 통상적이다. 그래서, 본 발명에 따른 프린트 배선판에서는 제2 동층의 평균 결정립경을 크게 하여 크랙의 전파 루트가 되는 결정립계가 적은 층으로 하고, 큰 신장률을 가지는 배선으로 하는 것을 생각하였다.

따라서, 내굴곡성만 생각하면 제1 동층의 평균 결정립경도 제2 동층의 평균 결정립경과 동일 수준으로 하여 더욱 굴곡 성능의 향상을 도모하는 것도 가능하다. 그렇지만, 금속층의 결정립경을 크게 한다고 하는 것은 로우 프로파일 평면을 형성 한다는 목적과는 상반되는 것이 된다. 따라서, 본 발명에 따른 프린트 배선판의 배선을 구성하는 제1 동층의 제1 결정립경만, 제2 결정립경에 비해 작은 결정립경으로 함으로써, 도전층의 절연 수지 기재와의 접합면의 로우 프로파일화를 도모하고, 에칭 팩터가 뛰어난 배선의 형성이 가능하도록 한 것이다. 즉, 양호한 내굴곡성과 양호한 에칭 특성을 동시에 얻을 수 있는 프린트 배선판이라고 할 수 있다.

본 발명에 따른 프린트 배선판에 있어서, 상기 제1 동층이 평균 결정립경 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 미만이고, 제2 동층이 평균 결정립경 1.0㎛ ~ 5.0㎛이다. 여기서 말하는 평균 결정립경이란, SEM(Scanning Electron Microscope)이나 FIB(Focused Ion Beam) 장치 또는 금속 현미경을 이용하여, 배선 두께에 대해 200㎛ 길이의 단면을 샘플링하여 관찰하고, 이 범위의 각 동층에 존재하는 결정의 장경과 단경을 측정하여 평균한 값이다. 여기서, 평균 결정립경이 0.1㎛ 미만인 경우에는 상기 결정립경의 관찰 방법 중 어느 것을 이용해도 정확한 결정립경의 측정이 불가능하다. 따라서, 제1 동층에서는 엄밀한 의미에서 평균 결정립경 0.1㎛ 미만을 배제한 것은 아니다. 이에 대해, 제1 동층의 평균 결정립경이 1.0㎛ 이상이 되면, 결정 사이즈의 분포가 넓어져 안정된 에칭 속도를 얻는 것이 곤란해진다. 제1 동층을 구성하는 결정의 대표예를 도 1에 나타낸다.

그리고, 제2 동층의 평균 결정립경은 1.0㎛ ~ 5.0㎛인 것이 바람직하다. 제2 동층에 있어서의 평균 결정립경도 제2 동층에 존재하는 결정의 장경과 단경을 측정하여 평균한 값이다. 상기 평균 결정립경이 1.0㎛ 미만인 경우에는 플렉서블 프린트 배선판으로 한 경우의 내굴곡성을 개선할 수 없다. 한편, 상기 평균 결정립경이 5.0㎛를 넘는 경우에는 에칭 가공 속도가 늦어져 양호한 에칭 팩터를 가지는 배선을 얻기 어려워진다. 제2 동층을 구성하는 결정의 대표예를 도 2에 나타낸다.

이와 같은 제1 동층, 제2 동층의 각각의 층을 구성하는 금속은 그 불순물 등의 함유 수준을 바꿈으로써 서로 다른 수준의 평균 결정립경을 가지게 하는 것이 가능하다. 또한, 가열함으로써 결정립경의 차이를 명확하게 할 수도 있다. 제조 직후의 결정립경이 거의 동일하더라도, 가열에 의한 재결정 거동이 서로 다른 결정 조직을 만들어 나누는 것이 가능하기 때문이다. 이 점에 관해서는 후술하는 제조 방법에서 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 프린트 배선판에 있어서, 상기 제2 동층의 두께는 상기 제1 동층 두께의 5% ~ 500% 두께이다. 이 두께의 관계를 정할 때에는 제1 동층과 제2 동층의 평균 결정립경의 사이즈가 영향을 미친다. 즉, 제2 동층의 평균 결정립경을 최대인 5.0㎛로 한 경우에, 제1 동층의 평균 결정립경이 최소인 0.1㎛의 조합을 생각한 경우에, 각각의 금속층의 에칭 속도를 함께 고려한다. 그 결과, 제2 동층의 두께가 제1 동층 두께의 500%를 넘으면, 금속박 적층판의 상태로부터 에칭 가공되는 경우에 에칭되기 쉬운 제1 동층측의 침식 속도가 빨라져, 제1 동층과 제2 동층의 에칭 상태가 현저하게 달라지게 되고, 회로 단면에서 본 에칭 팩터가 나빠지기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 상기 제2 동층의 두께가 상기 제1 동층 두께의 5% 미만인 경우에는 내굴곡성을 개선할 수 없다.

본 발명에 따른 프린트 배선판에 있어서, 상기 제2 동층은 n층(단, n≥1)의 서브 금속층으로 구성되고, 제n 서브 금속층은 제(n-1) 서브 금속층의 평균 결정립 경보다 큰 평균 결정립경을 가진다. 전술한 바와 같이 제1 동층과 제2 동층의 평균 결정립경의 차이가 크고 두께 비도 큰 경우에는, 제1 동층의 식각이 커져 배선 단면의 관찰에서 단차가 관찰되는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 제2 동층의 제1 동층 근처의 평균 결정립경을 제1 동층의 평균 결정립경에 가깝게 하는 것이 단차를 작게 하기 때문에 효과적이다. 따라서, 층수는 필요에 따른 설정으로 하면 된다.

그리고, 본 발명에 따른 프린트 배선판은, 상기 배선은 그 임의의 위치에서의 횡단면 형상에 있어서, 당해 배선의 두께를 T_c, 배선 상면의 탑 폭을 W_t, 배선 하면의 보텀 폭을 W_b로 했을 때에, 이하의 수학식 (1)로 계산하여 얻어지는 에칭 팩터가 2.5 이상이다. 도 3에 배선의 횡단면 형상을 모식적으로 나타낸다.

… (1)

이 에칭 팩터는 배선 단면의 형상이 얼마나 직사각형에서 배선 상면의 탑 폭과 배선 하면의 보텀 폭의 차이가 작은지를 나타내는 것으로, 배선 상면의 탑 폭(W_t) = 배선 하면의 보텀 폭(W_b)이 이상적이며, 이때 에칭 팩터의 값은 무한대(∞)에 가까워진다. 따라서, 엄밀하게 말하면, 제1 동층과 제2 동층을 동시에 에칭하는 제조 방법의 경우(이하의 제1 제조 방법을 채용한 경우에 상당)에는 에칭 팩터가 2.5 이상, 보다 바람직하게 3.0 이상이다. 한편, 패턴 도금법으로 제2 동층을 형성하는 경우(이하의 제2 제조 방법을 채용한 경우에 상당)에는 에칭 팩터가 3.0 이상, 보다 바람직하게 4.0 이상으로 하는 것이 가능해진다. 에칭 팩터가 커질수록 배선 상면의 탑 폭이 넓어, 전자 부품을 표면 실장할 때의 실장 면적을 넓게 취할 수 있게 되기 때문에 바람직하다.

또한, 배선의 직선성에 주목하는 것도 중요하다. 특히, 고주파 신호를 전달하는 배선에서는 탑 라인과 보텀 라인의 양쪽 모두에 양호한 직선성이 요구된다. 고주파 전류가 배선을 흐를 때의 표피 효과를 고려하면, 요철이 없는 형상인 것이 노이즈 신호를 감소시켜 동작 이상을 일으키지 않는다는 관점에서 바람직하다. 또한, 내굴곡성에서도, 인장 응력이 부가된 경우에는 배선 폭이 넓어지거나 좁아지는 상태가 있으면, 배선 폭이 가장 좁은 부분에 응력이 집중되어 배선에 마이크로 크랙이 발생하는 기점이 될 가능성이 커진다. 이상을 고려하면, 형성될 배선 폭에 요구되는 편차는 10% 정도이다. 예를 들면, 상기 COF 테이프 등의 제조에 이용되는 도체 두께는 5㎛ ~ 20㎛ 정도이다. 그리고, 배선의 피치(라인 폭 + 스페이스 폭)는 40㎛ 이하의 미세 패턴이다. 이때, 배선 폭의 편차가 10%를 넘는 경우에는 에칭 팩터도 2.5 미만이 되는 경향이 나타난다. 따라서, 상기 에칭 팩터를 2.5 이상으로 하는 것이, 전자 부품의 표면 실장이 용이하고 또한 내굴곡성이 뛰어난 플렉서블 프린트 배선판으로 하기 위하여 중요하다.

본 발명에 따른 프린트 배선판에서 이용할 수 있는 절연 기판에 관하여 기술한다. 본 발명에 따른 프린트 배선판이 가지는 배선은 플렉서블 프린트 배선판, 리지드 프린트 배선판 중 어느 것에도 적용가능하다. 플렉서블 프린트 배선판의 경우에는 절연 기판에 폴리이미드 수지 필름, 폴리이미드아미드 수지 필름, PET 수지 필름, 액정 폴리머 수지 등의 가요성을 가진 수지 필름을 널리 이용할 수 있다. 그리고, 리지드 프린트 배선판의 경우에는 가열 후에 판상으로 경화되는 것으로, 골격재를 포함한 글래스-에폭시 수지 프리프레그, 글래스-폴리이미드 수지 프리프레그, BT 레진 수지 프리프레그 등의 공지의 리지드 절연 기판 재료의 사용이 가능하다.

<본 발명에 따른 프린트 배선판의 제조 형태 1>

여기에서는 제1 제조 방법의 형태에 관하여 기술한다. 본 발명에 따른 프린트 배선판의 제1 제조 방법은 이하의 공정 A 내지 공정 D를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하, 공정별로 설명한다.

공정 A:

이 공정에서는, 절연 기판의 표면에 제1 동층과 제2 동층이 적층된 층 구성의 도체층을 가지고, 상기 제2 동층의 평균 결정립경이 상기 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 가지고, 또한 상기 제1 동층측을 상기 절연 기판과 접합시킨 금속박 적층판을 준비한다. 이 금속박 적층판의 제조 방법으로는 몇 가지 방법을 채용할 수 있다.

제1의 금속박 적층판의 제조 방법은 전해 동박을 이용하는 방법이다.

이때의 전해 동박은 제1 동층과 제2 동층이 적층된 층 구성이고, 상기 제2 동층의 평균 결정립경이 상기 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 가지는 것이다. 여기서 말하는 전해 동박이란, 전해 동박의 단계에서 이미 제1 동층의 평균 결정립경과 제2 동층의 평균 결정립경이 명확하게 차이가 나는 것이다. 따라서, 제1 동층과 제2 동층의 형성 조건, 동 전해액 등을 분별하여, 2단계의 전해 공정을 거쳐 제조한 전해 동박이 해당한다. 단, 여기서 말하는 전해 동박이란, 그 전체를 전해법으로 제조한 동박을 말하는 것은 아니다. 예를 들면, 일단 전해 동박을 제조하고, 그 표면의 한쪽 면에 무전해 도금법 또는 물리 증착법으로 제1 동층 또는 제2 동층 중 어느 한쪽 층을 제조하는 경우도 포함하는 취지이다. 이상에 기술한 전해 동박의 작은 평균 결정립경을 가지는 제1 동층측을, 상기 절연 기판에 대해 열간 프레스 성형 또는 접착제층을 개재해 접합시켜 금속박 적층판을 준비한다.

제2의 금속박 적층판의 제조 방법은 역시 제1 동층과 제2 동층이 적층된 층 구성의 전해 동박을 사용하는 것으로, 이 제2 동층이 170℃ ~ 180℃에서 15분간 이상의 가열을 행함으로써 재결정화되는 것을 이용한다.

즉, 전해 동박의 단계에서는 제1 동층의 평균 결정립경과 제2 동층의 평균 결정립경의 차이의 구분을 할 수 없다. 그러나, 이 전해 동박의 제1 동층측을, 금속박 적층판의 성형시에 이 제1 동층측에 170℃ ~ 180℃의 온도를 15분간 이상 가하여 절연 기판과 당해 전해 동박을 접합시키면, 상기 제2 동층의 평균 결정립경이 상기 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 것이 된다. 즉, 라미네이팅시의 가열에 의해 제2 동층의 동의 결정 조직이 재결정화되어 제1 동층의 평균 결정립경보다 커진다.

이와 같은 제2 동층의 동의 결정 조직을 얻기 위하여, 황산 산성 동도금액을 이용한 전기 동도금법을 채용하고, 이 황산 산성 동도금액으로는 동 농도가 0.8mol/리터 ~ 1.2mol/리터, 자유 황산 농도가 0.8mol/리터 ~ 1.2mol/리터, 염소 농도가 5ppm ~ 50ppm인 것을 이용하고, 상기 황산 산성 동도금액의 1/2 용량 이상을 활성탄 처리한 것을 이용할 수 있다. 여기서 특징적인 것은 상기 황산 산성 동도금액의 일부에 활성탄 처리한 것을 이용하는 점이다. 즉, 공업적으로 전해 동박 제조에 이용되는 통상의 동 전해액에 비해 청정화된 동도금액을 이용함으로써, 170℃ ~ 180℃에서 15분간 이상의 가열을 행하면 재결정화되는 전해 동박이 얻어진다. 상기 황산 산성 동도금액의 1/2 용량 이상을 활성탄 처리한 것이란, 100리터의 동도금액을 준비하는 경우, 50리터 이상을 활성탄 여과하여 이용한다는 의미이다. 상기 황산 산성 동도금액의 활성탄 처리량이 1/2 용량 미만인 경우에는, 170℃ ~ 180℃에서 15분간 정도 가열해도 재결정화를 일으키지 않거나, 재결정화를 일으켜도 결정립경의 편차가 커서 바람직하지 않다. 또한, 전해 조건에 관하여 기술하면, 양극에 치수 안정성 양극(Dimension Stable Anode: DSA)을 이용하고, 액온을 40℃ ~ 60℃로 하여 5A/d㎡ ~ 70A/d㎡의 전류 밀도로 전해하는 것이 바람직하다. 재결정화를 일으키는 제2 동층을 형성하는 경우의 황산 산성 동도금액 및 전해 조건에 관해서는 이하 마찬가지이다.

여기서 가열 처리를 170℃ ~ 180℃에서 15분간 이상으로 하는 것이 바람직하다고 하였는데, 이와 같이 저온 어닐링성이 양호한 동층은 170℃에서 10분간 가열하면 기계적 특성이 크게 변화된다. 즉, 170℃×10분간의 가열로 결정립경의 변화가 일어나기 시작한다. 그리고, 170℃ 이상의 온도에서 15분간 이상의 가열을 행하면, 제2 동층의 평균 결정립경이 제1 동층의 평균 결정립경보다 커진다. 그러나, 가열 온도가 너무 높거나 가열 시간을 너무 길게 하면, 제1 동층의 결정 조직도 재결정화되어 거대결정화되는 경향이 나타나기 때문에, 가열 온도는 170℃ ~ 180℃로 하고, 가열 시간은 15분간 ~ 30분간으로 하는 것이 보다 바람직하다. 이 범위라면 절연 기판으로서 에폭시계 수지를, 절연층과의 접착제로서 우레탄계 접착제를 이용할 수 있다. 이 가열 조건에 관해서는 이하 마찬가지이다.

제3의 금속박 적층판의 제조 방법은 전해 동박을 이용하지 않는 방법이다.

즉, 우선 절연 기판 위에 무전해 도금법으로 제1 동층을 형성한다. 무전해 도금법을 이용하기 때문에, 절연 기판의 표면에 직접적으로 제1 동층을 형성할 수 있다. 이때의 무전해 도금에는 동의 무전해 도금을 적용하는 것으로, 공지의 어느 무전해 도금법을 이용해도 무방하다. 그리고, 이 제1 동층 위에 상술한 방법을 채용하여 170℃~ 180℃에서 15분간 이상의 가열을 행함으로써 재결정화되는 제2 동층을 형성하여 도체층으로 한다.

그 후, 상술한 바와 같이 170℃ ~ 180℃의 온도를 15분간 이상 가하여 가열함으로써, 상기 제2 동층의 평균 결정립경이 상기 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 갖도록 하여, 이것을 동박 적층판으로 이용한다.

공정 B:

이 공정에서는, 상기 도체층의 제2 동층의 표면에 에칭 레지스트 패턴을 형성한다. 이 에칭 레지스트 패턴을 형성하기 위한 에칭 레지스트로는 잉크, 드라이 필름 또는 액체 레지스트 등, 공지의 어느 것을 이용해도 무방하다. 그렇지만, 전술한 배선의 미세화와 직선성 등을 고려하여 양호한 해상도를 얻기 위해서는 액체 레지스트를 선택하는 것이 바람직하다. 액체 레지스트를 이용하는 경우에는 상기 제2 동층의 표면을 산세정·수세하여 표면을 청정화하여 건조하고, 이 표면에 액체 레지스트를 도포 후 건조시켜 레지스트 피막을 형성한다. 그리고, 이 레지스트 피막 위에 에칭 레지스트 패턴을 노광·현상하고 불필요한 부분을 제거하여, 표면에 에칭 레지스트 패턴을 가지는 금속박 적층판을 얻는다.

공정 C:

이 공정에서는, 상기 에칭 레지스트 패턴을 가지는 금속박 적층판을 에칭 처리하여 에칭 레지스트 패턴을 형성하지 않은 부분의 모든 도체층을 용해·제거하여 배선을 형성한다. 이 에칭 처리에는 종래의 프린트 배선판 제조에 사용하고 있는 에칭 공정, 에칭 조건을 그대로 이용할 수 있다.

즉, 염화 제2동이나 염화 제2철을 이용한 산계 에칭액 또는 알칼리 에칭액 등을 사용할 수 있다. 특히, 안정된 에칭 처리를 실시하기 위해서는 액질 관리가 용이한 산계 에칭액을 이용하는 것이 바람직하다. 그리고, 에칭 처리에서 설정하는 오버 에칭 시간은 상기 스트로보(strobo) 에칭 등으로부터 얻은 데이터를 기준으로 이용하고, 전체의 동층을 에칭하기 위하여 필요한 시간의 0% ~ 50%로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 제1 동층에 대한 언더 컷 현상의 발생을 최소로 하기 위해, 오버 에칭 시간은 0% ~ 10%로 설정하는 것이 보다 바람직하다.

공정 D:

이 공정에서는, 상기 배선의 표면에 존재하는 에칭 레지스트 패턴을 제거하여 프린트 배선판을 얻는다. 에칭 레지스트 패턴을 제거하는 구체적인 방법은 종래 부터 널리 알려져 있으며, 에칭 레지스트의 종류에 따른 것을 선택하여 사용하면 된다. 예를 들면, 전술한 액체 레지스트를 이용하는 경우에는 가성 소다 용액과 같은 알칼리성 용액을 이용하여 에칭 레지스트 패턴을 팽윤·박리한다.

<본 발명에 따른 프린트 배선판의 제조 형태 2>

본 발명에 따른 제2 제조 방법은, 이하의 공정 a 내지 공정 f를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하, 제1 제조 방법의 설명과 중복되는 개소에 관해서는 중복 기재를 피하기 위해 가능한 한 그 설명을 생략한다.

공정 a:

이 공정에서는, 절연 기판의 표면에 제1 동층만 가지는 가(假)동박 적층판을 제조한다. 이 제1 동층은 작은 평균 결정립경을 가지는 것이고, 전해 동박을 절연 기판과 접합시키는 방법을 채용할 수 있다. 또한, 절연 기판에 무전해 도금, 물리 증착법 등을 이용하여 직접적으로 형성할 수도 있다. 후술하는 공정 e에서 결정립경이 크게 변화되지 않는 결정 조직을 가지고 있으면 된다. 그러나, 제1 동층과 절연 기판 사이에 일정 수준의 접착 강도를 얻기 위해서는 전해 동박을 이용하고, 핫 프레스 방식, 플렉서블 프린트 배선판의 경우에는 캐스팅 방식에 의해 제조한 동박 적층판으로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 얇은 제1 동층을 얻는 경우에는 캐리어부착 전해 동박을 이용하는 것도 바람직하다.

공정 b:

이 공정에서는, 상기 가동박 적층판의 제1 동층의 표면에 도금 레지스트 패턴을 형성한다. 여기서 말하는 도금 레지스트 패턴은 에칭 레지스트와 마찬가지로 잉크, 드라이 필름 또는 액체 레지스트 등 공지의 것을 이용할 수 있다. 얇은 도금 동층을 형성하는 경우에는 액체 레지스트를 이용하면 미세한 배선 패턴을 얻기 쉽다. 그러나, 도금 동층의 두께는 이후의 공정에서 에칭 처리되는 것도 고려한 설정으로 하는 경우가 많다. 이와 같이, 도금 레지스트 패턴으로서 어느 정도의 두께가 필요한 경우에는, 해상도 등을 고려하면 드라이 필름을 이용하는 것이 바람직하다. 드라이 필름을 이용하는 경우에는, 상기 제1 동층의 표면을 산세정 등에 의해 표면을 청정화하여 건조하고, 라미네이터를 이용하여 드라이 필름을 붙인다. 이 드라이 필름 위에 도금 레지스트 패턴을 노광·현상하고 불필요한 부분을 제거하여, 도금 레지스트 패턴을 가지는 동박 적층판으로 한다.

공정 c:

이 공정에서는, 상기 가동박 적층판의 도금 레지스트 패턴이 형성되어 있지 않은 제1 동층의 표면에 동도금을 행하여 배선 형상을 따라 제2 동층을 형성한다. 즉, 패턴 도금법을 이용하여 제2 동층의 형성을 행한다. 패턴 도금법을 이용함으로써, 제2 동층으로 형성되는 배선의 단면 형상은 이상적인 형상에 가까운 것으로 형성할 수 있다. 따라서, 결과적으로, 에칭 팩터가 뛰어난 배선 형상을 얻는 것이 용이해진다. 이때의 제2 동층의 형성은 170℃ ~ 180℃의 온도에서 15분간 이상의 가열을 받으면 재결정화되는 저온 어닐링성이 좋은 동층을 형성할 수 있는 기법이면 어느 기법을 이용해도 무방하며, 전해 동도금법, 무전해 동도금법, 물리 증착법 등을 이용할 수 있다. 그러나, 양산성과 비용을 고려하면, 상술한 황산 산성 동도금액을 이용하여, 마찬가지의 조건에서 동도금하는 것이 바람직하다.

공정 d:

이 공정에서는, 상기 도금 레지스트 패턴을 제거하여 가프린트 배선판으로 한다. 이 도금 레지스트 패턴의 제거에는 에칭 레지스트 패턴의 제거와 마찬가지의 개념이 적용될 수 있기 때문에, 중복된 기재를 피하기 위하여 설명을 생략한다.

공정 e:

이 공정에서는, 공정 d에서 얻어진 가프린트 배선판을 가열 처리하여 상기 제2 동층의 결정을 거대결정화시킨다. 이때의 가열 조건에 관해서는 상술한 바와 같으므로 여기에서의 설명은 생략한다.

공정 f: 이 공정에서는, 그 후, 상기 제2 동층의 결정을 거대결정화시킨 가프린트 배선판을 에칭 처리하여, 제2 동층이 형성되어 있지 않은 부분에 노출된 제1 동층을 용해·제거하여 프린트 배선판으로 한다. 이 공정에서는, 회로 형상을 따라 형성된 제2 동층의 표면에 주석 등을 얇게 도금한 메탈 레지스트층을 형성하여 에칭할 수도 있지만, 언더 컷의 발생을 피하려면 플래시 에칭(flash etching)법을 채용하는 것이 바람직하다.

플래시 에칭법을 적용하는 경우에는, 전술한 동 에칭 방법을 이용하면 된다. 도금된 제2 동층이 제1 동층의 에칭 레지스트로서 기능하기 때문이다.

즉, 큰 평균 결정립경을 가지는 제2 동층이 천천히 에칭되고, 작은 평균 결정립경을 가지는 제1 동층이 빠르게 에칭됨으로써, 양호한 에칭 팩터를 가지는 배선 패턴이 얻어진다. 그리고, 에칭 처리에서 설정하는 오버 에칭 시간은 상기 스트로보 에칭 등을 제1 동층에 대해 실시하여 얻은 데이터를 기준으로 이용하고, 제1 동층을 에칭하기 위해 필요한 시간의 0% ~ 50%로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 도금 동층의 감소와, 제1 동층에 대한 언더 컷 현상을 최소로 하기 위해서는, 오버 에칭 시간을 0% ~ 10%로 설정하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 어느 제조 형태의 경우에도 배선의 형성 후, 배선에 Sn, Sn-Bi, Au 등의 금속 도금 혹은 이들 금속을 포함하는 합금 도금이 이루어진다. 이어서, 배선의 단자 부분을 제외하고 솔더 레지스트 또는 커버층을 이용해 절연 보호층이 배선 위에 형성되어 프린트 배선판이 얻어진다. 한편, 상기 단자 부분에 대한 도금은 절연 보호층의 형성 후에 행하여도 된다.

<본 발명에 따른 전해 동박의 형태>

본 발명에 따른 전해 동박은 상기 금속박 적층판의 제조에 이용되는 전해 동박으로서, 175℃×15분간 가열 후의 제1 동층의 평균 결정립경이 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 미만이고, 제2 동층의 평균 결정립경이 1.0㎛ 이상 5.0㎛ 이하이다.

상기 구성을 가지는 전해 동박은, 전해 동박의 제조에 이용되는 전해액으로서 욕(浴) 조성이 서로 다른 2종류를 이용하고, 2단계의 전해 공정을 채용함으로써 제조할 수 있다. 예를 들면, 제1 동층은 동 농도가 0.8mol/리터 ~ 1.2mol/리터, 자유 황산 농도가 0.8mol/리터 ~ 1.2mol/리터, 염소 이온 농도가 3 ~ 10ppm이고, 또한 젤라틴계 첨가제 농도가 0.3 ~ 5ppm인 동 전해액을 이용하며, 40 ~ 60℃의 액온에서 5 ~ 50A/d㎡의 전류 밀도로 전해하여 형성할 수 있다. 제2 동층의 형성에는 동 농도가 0.8mol/리터 ~ 1.2mol/리터, 자유 황산 농도가 0.8mol/리터 ~ 1.2mol/리터, 염소 이온 농도가 5ppm ~ 50ppm인 동 전해액을 이용한다. 그리고, 이 황산 산 성 동 전해액을 전해조에 공급할 때에는 공급액량의 1/2 이상을 활성탄 처리한 액으로 하고, 40 ~ 60℃의 액온에서 5 ~ 70A/d㎡의 전류 밀도로 전해함으로써, 제2 동층을 형성할 수 있다.

이와 같은 전해 동박을 제조하는 설비로는 캐리어부착 전해 동박의 제조에 이용되는 설비를 비롯하여, 각종 제안되어 있는 설비를 어렌지하여 이용할 수 있다. 그리고, 제1 동층 위에 제2 동층을 형성할지, 제2 동층 위에 제1 동층을 형성할지는 각층의 두께 설정이나, 그때의 공정의 상황을 보고 선택하면 된다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예를 나타내어 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이것들에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

실시예 1에서는, 두께 35㎛의 길이가 긴 폴리이미드 필름의 표면에, 평균 결정립경이 0.5㎛이고 두께가 4㎛인 제1 동층과, 평균 결정립경이 2.0㎛이고 두께가 4㎛인 제2 동층을 가지는 FCCL을 이용하였다.

상기 FCCL을 황산 농도 30g/리터의 묽은 황산으로 산세정한 후 수세하여 건조하고, 시판의 액체 포토레지스트 잉크(에칭 레지스트 잉크)를 제2 동층의 표면에 도포하였다. 이 액체 레지스트 피막이 형성된 FCCL을 건조시키고, 배선 패턴을 투영하여 노광하였다.

평가에 이용된 배선 패턴은 배선 피치 30㎛의 직선 패턴이다.

노광 후에는 탄산나트륨 수용액을 이용해 현상하고, 불필요한 부분의 레지스 트를 박리·제거하고, 수세 후 건조하여 에칭 레지스트 패턴을 가지는 FCCL을 얻었다.

상기에서 얻어진 에칭 레지스트 패턴을 가지는 FCCL을 에칭 처리하여, 배선 피치 30㎛의 직선 패턴의 배선을 가지는 프린트 배선판을 얻었다. 이 프린트 배선판에 대해, 배선의 단면 형상을 10점 평가하여 에칭 팩터를 구하였다.

또한, 그 밖의 특성으로서 MIT 내절 시험을 실시하였다.

MIT 내절 시험에 있어서, 도 4에 나타내는 바와 같은 절연 기판(6) 위에 배선 패턴(7)을 형성하고, 내절 시험을 실시하는 부분(8)에 절연 보호층(5)을 형성한 시편(4)으로 작성하여 사용하였다. 이 시편을 도 5에 나타내는 MIT 내절 시험 장치를 이용하고, 절곡 곡률 R:0.5㎜/하중:100gf의 조건으로 설정하여 실시하였다. 한편, 배선 패턴(7)의 파단은 양단의 도통 검출 단자(9) 간에서의 도통이 없어진 것으로 검출하였다.

상기 평가 및 시험의 결과, 에칭 팩터는 평균 5.3(동층 두께 8㎛/탑 폭 12㎛/보텀 폭 15㎛)이었다. MIT 내절 시험에서 단선에 이른 조건은 200회였다.

이상을 정리하여 비교예 1의 평가·시험의 결과와 함께 표 1에 나타낸다.

[비교예 1]

비교예 1에서는, 실시예 1의 제1 동층과 같은 수준의 결정립경을 가지는 전해 동박을 도전층으로서 가지고, COF 테이프의 제조 용도로 이용되고 있는 FCCL을 출발 재료로 하였다.

평가용 배선의 형성 방법 및 평가·시험 방법은 실시예와 공통으로 하였다. 중복되는 설명을 피하기 위하여 여기에서의 기재는 생략한다.

상기 평가 및 시험의 결과, 표 1에 나타내는 바와 같이, 에칭 팩터는 평균 2.0(동층 두께 8㎛/탑 폭 7㎛/보텀 폭 15㎛)이었다.

MIT 내절 시험에서 단선에 이른 조건은 150회였다.

	배선 회로 단면				MIT 내절 시험
	동층 두께	탑 폭	보텀 폭	에칭 팩터	MIT 내절 시험
	㎛	㎛	㎛	에칭 팩터	회
실시예 1	8	12	15	5.3	200
비교예 1	8	7	15	2.0	150

<실시예 1과 비교예 1의 대비>

상기로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1에서 얻어진 배선의 단면 형상은 비교예 1에서 얻어진 종래 기술에 의한 배선의 단면 형상에 대해, 에칭 팩터에서 2.7배라는 양호한 직사각형 형상을 나타내고 있다. 그리고, MIT 시험에 있어서의 내굴곡성에서는 1.3배 정도의 내구성을 나타내고 있다. 따라서, 절연 기판측으로부터 금속층의 표면을 향해 결정립경이 커지는 구성을 가지는 금속층을 배선으로 가지는 프린트 배선판은, 배선의 형상 및 내굴곡성에서 우위성을 가지는 것이 분명하다.

[실시예 2]

실시예 1에서 제1 동층의 동의 평균 결정립경을 0.2㎛로 하고, 제2 동층의 평균 결정립경을 1.1㎛로 한 것 이외에는 마찬가지의 FCCL을 이용하였다.

상기의 FCCL을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 배선 피치 30㎛의 직선 패턴의 배선을 가지는 프린트 배선판을 얻었다. 이 프린트 배선판에 대해, 배선의 단면 형상을 10점 평가하여 에칭 팩터를 구하였다.

또한, 그 밖의 특성으로서 MIT 내절 시험을 실시하였다.

이 프린트 배선판의 에칭 팩터는 5.0이고, 단선에 이를 때까지의 MIT 내절 시험의 절곡 횟수는 165회였다.

[실시예 3]

실시예 1에서 제1 동층의 동의 평균 결정립경을 0.9㎛로 하고, 제2 동층의 평균 결정립경을 3.5㎛로 한 것 이외에는 마찬가지의 FCCL을 이용하였다.

또한, 그 밖의 특성으로서 MIT 내절 시험을 실시하였다.

이 프린트 배선판의 에칭 팩터는 4.6이고, 단선에 이를 때까지의 MIT 내절 시험의 절곡 횟수는 230회였다..

[실시예 4]

실시예 1에서 제1 동층의 동의 평균 결정립경을 1.1㎛로 하고, 제2 동층의 평균 결정립경을 2.0㎛로 한 것 이외에는 마찬가지의 FCCL을 이용하였다.

또한, 그 밖의 특성으로서 MIT 내절 시험을 실시하였다.

이 프린트 배선판의 에칭 팩터는 2.6이었다. 단, 제1 동층의 평균 결정립경이 1㎛ 이상이 되면 결정 사이즈의 분포가 넓어져, 이것에 기인하여 개별 에칭 팩터의 값이 2.0 ~ 3.6의 범위 내에서 달라져 편차 폭이 커졌다.

또한, 단선에 이를 때까지의 MIT 내절 시험의 절곡 횟수는 180회였다.

[실시예 5]

실시예 1에서 제1 동층의 동의 평균 결정립경을 0.5㎛로 하고, 제2 동층의 평균 결정립경을 0.9㎛로 한 것 이외에는 마찬가지의 FCCL을 이용하였다.

또한, 그 밖의 특성으로서 MIT 내절 시험을 실시하였다.

이 프린트 배선판의 에칭 팩터는 3.0이었지만 단선에 이를 때까지의 MIT 내절 시험의 절곡 횟수가 155회이고, 제2 동층의 평균 결정립경이 1㎛ 미만이면 MIT 내절 시험에 있어서의 내절 성능은 개선되지만 그 개선 효과가 충분하다고는 할 수 없다.

상기 실시예 1 내지 실시예 5에 대하여 검토해 보면, 제2 동층을 형성하는 동 결정의 평균 결정립경이 제1 동층을 형성하는 동 결정의 평균 결정립경보다 큰 경우라도 제1 동층의 평균 결정립경이 1㎛를 넘어 큰 경우, 에칭 팩터의 평균값은 양호한 범위 내에 있지만 개별적으로 측정한 에칭 팩터 값의 분포 폭이 넓어지는 경향이 있어 균질한 배선이 형성되기 어려워지기 쉽고, 또한 제2 동층의 평균 결정립경이 1㎛를 밑도는 경우에는, MIT 내절 시험에서 단선에 이를 때까지가 절곡 횟수의 개선 효과가 반드시 충분하다고는 말할 수 없다. 그리고, 제1 동층의 동결정의 평균 결정립경이 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 미만이고, 제2 동층의 동 결정의 평균 결정립경이 1.0㎛ ~ 5㎛ 범위 내에 있는 경우에 이러한 경향은 발생하지 않는다. 따라서, 제1 동층 및 제2 동층을 형성하는 동 결정의 평균 결정립경에 있어서 1.0㎛라는 평균 결정립경은, 얻어지는 배선에 다양한 특성 변화를 가져오는 경계점이다.

본 발명에 의해 얻어지는 프린트 배선판은, 절연 기판의 표면에 형성된 배선이 양호한 에칭 팩터를 가지고, 플렉서블 프린트 배선판으로 한 경우에는 내굴곡성이 뛰어난 제품이 된다. 따라서, 모바일 기기 등 용도의 액정 드라이버 실장용 프린트 배선판 등의 배선의 미세 배선화를 용이하게 함과 동시에, 회로 단선의 위험성도 적어진다. 또한, 이러한 프린트 배선판의 제조 프로세스는, 종래의 제조 설비를 사용하여 실시하는 것이 가능하여 새로운 설비 투자를 필요로 하지 않기 때문에, 경제성이 뛰어나고 또한 양호한 품질의 프린트 배선판의 제공을 가능하게 한다.

도 1은 미세 결정을 가지는 동층의 예를 나타내는 사진이다.

도 2는 거대결정화된 동층의 예를 나타내는 사진이다.

도 3은 배선의 횡단면 형상을 나타내는 모식도이다.

도 4는 MIT 내절 시험용 시편을 나타내는 모식도이다.

도 5는 MIT 시험 장치의 개략도이다.

[부호의 설명]

1…탑 폭(W_t)

2…보텀 폭(W_b)

3…동층의 합계 두께(T_c)

4…MIT 내절 시험용 시편

5…절연 보호층

6…절연 기재

7…동 배선

8…내절 시험부

9…도통 검출 단자

10…시편

11…절곡 장치

12…절곡 장치 설치대

13…플런저(plunger)

14…하중을 가하는 지그(jig)

15…도선(導線)

16…시편 노출부(길이 50mm ~ 70mm)

17…절곡 각도(135°± 5°)

18…절곡 각도(135°± 5°)

Claims

절연 기판의 표면에 배선이 형성된 프린트 배선판으로서,

상기 배선은 제1 동층과 제2 동층이 적층된 층 구성을 가지고, 상기 제1 동층측이 상기 절연 기판과 접합되고,

상기 제2 동층의 평균 결정립경이 상기 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 가지는 것을 특징으로 하는 프린트 배선판.
제1항에 있어서,

상기 제1 동층의 동의 평균 결정립경이 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 미만이고, 제2 동층의 동의 평균 결정립경이 1.0㎛ ~ 5.0㎛인 프린트 배선판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제2 동층의 두께는 상기 제1 동층 두께의 5% ~ 500% 두께인 프린트 배선판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제2 동층은 n층(단, n≥1)의 서브 금속층으로 구성되고,

제n 서브 금속층은 제(n-1) 서브 금속층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 가지는 것을 특징으로 하는 프린트 배선판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 배선은 그 임의의 위치에서의 횡단면 형상에 있어서, 상기 배선의 두께를 T_c, 배선 상면의 탑 폭을 W_t, 배선 하면의 보텀 폭을 W_b로 했을 때에, 이하의 수학식 (1)로 계산하여 얻어지는 에칭 팩터가 2.5 이상인 프린트 배선판.

… (1)
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

절연 기판에 플렉서블 프린트 배선판용 기재를 이용한 프린트 배선판.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

절연 기판에 리지드(rigid) 프린트 배선판용 기재를 이용한 프린트 배선판.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 프린트 배선판의 제조 방법으로서, 이하의 공정 A 내지 공정 D를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린트 배선판의 제조 방법.

공정 A: 절연 기판의 표면에 제1 동층과 제2 동층이 적층된 층 구성의 도체층을 가지고, 상기 제2 동층의 평균 결정립경이 상기 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 가지고, 또한 상기 제1 동층측을 상기 절연 기판과 접합시 킨 금속박 적층판을 준비하는 공정.

공정 B: 상기 도체층의 제2 동층의 표면에 에칭 레지스트 패턴을 형성하는 공정.

공정 C: 상기 에칭 레지스트 패턴을 가지는 금속박 적층판을 에칭 처리하여 에칭 레지스트 패턴을 형성하지 않은 부분의 도체층을 용해·제거하여 배선을 형성하는 공정.

공정 D: 상기 배선의 표면에 존재하는 에칭 레지스트 패턴을 제거하여 프린트 배선판을 얻는 공정.
제8항에 있어서,

상기 공정 A에서 이용하는 금속박 적층판으로는, 제1 동층과 제2 동층이 적층된 층 구성이고, 상기 제2 동층의 평균 결정립경이 상기 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 가지는 전해 동박을 이용하고, 이 제1 동층측을 절연 기판과 접합시킨 동박 적층판을 이용하는 프린트 배선판의 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 공정 A에서 이용하는 금속박 적층판으로는, 제1 동층과 170℃ ~ 180℃에서 15분간 이상의 가열을 행함으로써 재결정화되는 제2 동층이 적층된 층 구성의 전해 동박으로, 금속박 적층판의 성형시에 그 제1 동층측에 170℃ ~ 180℃의 온도를 15분간 이상 가하여 절연 기판과 상기 전해 동박을 접합시킴으로써, 상기 제2 동층의 평균 결정립경이 상기 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 갖도록 한 동박 적층판을 이용하는 프린트 배선판의 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 공정 A에서 이용하는 금속박 적층판으로는, 절연 기판 위에 무전해 도금법으로 제1 동층을 형성하고, 그 제1 동층 위에 170℃ ~ 180℃에서 15분간 이상의 가열을 행함으로써 재결정화되는 제2 동층을 형성하여 도체층으로 하고, 그 후 170℃ ~ 180℃의 온도를 15분간 이상 가하여 가열함으로써, 상기 제2 동층의 평균 결정립경이 상기 제1 동층의 평균 결정립경보다 큰 평균 결정립경을 갖도록 한 동박 적층판을 이용하는 프린트 배선판의 제조 방법.
제10항 또는 제11항에 있어서,

상기 제2 동층의 형성에는 황산 산성 동도금액을 이용한 전기 동도금법을 채용하고, 상기 황산 산성 동도금액으로는 동 농도가 0.8mol/리터 ~ 1.2mol/리터, 자유 황산 농도가 0.8mol/리터 ~ 1.2mol/리터, 염소 농도가 5ppm ~ 50ppm인 것을 이용하고, 상기 황산 산성 동도금액의 1/2 용량 이상에 대하여 활성탄 처리를 가한 것을 이용하는 프린트 배선판의 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 프린트 배선판의 제조 방법으로서, 이하의 공정 a ~ 공정 f를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린트 배선판의 제조 방법.

공정 a: 절연 기판의 표면에 제1 동층만 가지는 가(假)동박 적층판을 제조하는 공정.

공정 b: 상기 가동박 적층판의 제1 동층의 표면에 도금 레지스트 패턴을 형성하는 공정.

공정 c: 상기 가동박 적층판의 도금 레지스트 패턴이 형성되어 있지 않은 제1 동층의 표면에 동도금을 행하여 배선 형상의 제2 동층을 형성하는 공정.

공정 d: 상기 도금 레지스트 패턴을 제거하여 가(假)프린트 배선판으로 하는 공정.

공정 e: 공정 d에서 얻어진 가프린트 배선판을 가열 처리하여, 상기 제2 동층의 결정을 거대결정화시키는 공정.

공정 f: 그 후, 상기 제2 동층의 결정을 거대결정화시킨 가프린트 배선판을 에칭 처리하여, 제2 동층이 형성되어 있지 않은 부분에 노출된 제1 동층을 용해·제거하여 프린트 배선판으로 하는 공정.
제13항에 있어서,

상기 제2 동층의 형성에는 황산 산성 동도금액을 이용한 전기 동도금법을 채용하고, 상기 황산 산성 동도금액으로는 동 농도가 0.8mol/리터 ~ 1.2mol/리터, 자유 황산 농도가 0.8mol/리터 ~ 1.2mol/리터, 염소 농도가 5ppm ~ 50ppm인 것을 이용하고, 상기 황산 산성 동도금액의 1/2 용량 이상에 대하여 활성탄 처리를 가한 것을 이용하는 프린트 배선판의 제조 방법.
제13항에 있어서,

상기 공정 e의 가열 처리는 170℃~ 180℃의 온도에서 15분간 이상 가열하는 것인 프린트 배선판의 제조 방법.
제9항에 기재된 금속박 적층판의 제조에 이용하는 전해 동박으로서,

상기 전해 동박은 제1 동층과 제2 동층이 적층된 층 구성을 가지고, 175℃×15분간 가열 후의 제1 동층의 평균 결정립경이 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 미만이고, 제2 동층의 평균 결정립경이 1.0㎛ 이상 5.0㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전해 동박.