KR20090084517A - 내열성과 내약품성이 개선된 인쇄회로용 동박 및 그제조방법 - Google Patents

내열성과 내약품성이 개선된 인쇄회로용 동박 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본체 동박; 상기 본체 동박의 표면에 형성된 구리노듈층; 및 상기 구리노듈층 위에 도금되고, 코발트(Co)와 니켈(Ni)의 합금층을 포함하는 배리어층;을 포함하는 인쇄회로용 동박을 개시한다.
본 발명에 따르면 내열성과 내약품성이 우수한 인쇄회로용 동박이 제공되므로 동박과 수지를 접합하는 인쇄회로 관련 제조공정 시 제품 품질을 향상시킬 수 있다.
제박공정, 인쇄회로용 동박, 내열성, 내약품성, 코발트, 니켈

Description

내열성과 내약품성이 개선된 인쇄회로용 동박 및 그 제조방법{Copper foil for printed circuit improved in thermal resistance and chemical resistance property and fabrication method thereof}
본 발명은 인쇄회로용 동박의 표면처리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인쇄회로에 사용되는 동박의 구조를 개선하여 내열 특성과 내약품성을 향상시킨 인쇄회로용 동박 및 그 제조방법에 관한 것이다.
전자부품용 인쇄회로에 사용되는 기초소재인 동박은 전기 도금법으로 전해동박을 제조하는 제박공정과 원박에 박리강도(peel strength) 등을 부여하기 위한 후처리 공정을 통하여 제조된다.
통상의 제박공정에 의해 제조된 동박은 전기도금 시 음극판에서 박리된, 상대적으로 조도가 낮아 광택이 나는 샤이니 면(shiny side; S면)과, 샤이니 면의 타면에 위치하고 산(mountain) 구조가 다수 형성되어 상대적으로 조도가 높으며 광택이 나지 않는 매트면(matte side; M면)으로 구분된다.
제박공정에 의해 제조된 전해동박은 후처리 공정에서 구리 노듈(Cu-nodule)층과 배리어(barrier)층을 순차적으로 형성하는 표면처리를 거침으로써 인쇄회로용 에 적합한 물리적, 화학적 특성이 부여된다.
후처리 공정에서 동박은 도 1에 도시된 바와 같이 제1 구리 도금조(10), 제2 구리 도금조(11), 코발트 도금조(12), 아연 도금조(13), 크롬 도금조(14) 등을 순차적으로 통과함으로써 전기도금에 의해 표면처리된다. 도 1에서 본체 동박(1)은 복수의 가이드 롤(15)에 의해 각 도금조 내부로 유도되고 최종적으로 와인딩 롤(16)에 권취된다. 각 도금조 내부에 배치되는 가이드 롤(15)은 전기도금을 위해 도금액에 인가되는 극성에 대응하는 극성의 전극이 연결된다. 제1 구리 도금조(10)에는 동박의 매트면에 구리 노듈의 핵을 생성시키기 위한 도금액이 담기며, 제2 구리 도금조(11)에는 구리 노듈의 핵을 성장시키기 위한 도금액이 담긴다.
후처리 공정에 의해 인쇄회로용 동박은 도 2에 도시된 바와 같이 본체 동박(1)의 매트면 위에 구리 노듈층(2)이 형성되고, 구리 노듈층(2) 위에는 코발트(Co), 아연(Zn), 크롬(Cr) 등의 도금층인 배리어층(3)이 형성되어 내열, 내염산성, 내산화성 등이 부여된다. 도면에는 미도시되었으나 배리어층(3) 위에는 동박에 접착되는 수지 필름과의 접착력을 향상시키기 위해 실란 커플링 에이전트(silane coupling agent)가 추가로 피막된다.
상기와 같은 공정을 통해 제조되는 인쇄회로용 동박은 동박 표면의 불순물 함량과 노듈의 형태, 배리어층의 금속 전착량 등에 따라 내열성이나 박리강도 등의 물성이 좌우되고 이러한 물성들은 PCB나 CCL(Copper Clad Laminate) 제조공정 시 품질문제에 직접적으로 영향을 끼치게 된다.
즉, 종래의 후처리 공정에 의해 제조된 동박은 PCB 또는 CCL 제조공정 중 동 박과 수지를 고온 고압으로 접착시킬 때 열에 의하여 동박 표면이 산화됨으로써 열변색이 발생하게 되고 수지와 동박 간의 접착력이 저하되어 들뜸현상이 발생하게 되어 제품불량이 발생하는 취약점이 있다. 또한 PCB 제조공정의 패턴 형성 시 에칭액이나 현상액이 동박과 수지 사이에 침투하여 접착력을 저하시키고 제품불량을 초래하는 문제도 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 코발트(Co)와 니켈(Ni)의 합금을 함유하여 배리어층이 형성되고, 배리어층의 금속원소 함량 조건이 최적화되어 내열특성과 내약품성이 개선된 인쇄회로용 동박 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 인쇄회로용 동박은 본체 동박; 상기 본체 동박의 표면에 형성된 구리노듈층; 및 상기 구리노듈층 위에 도금되고, 코발트(Co)와 니켈(Ni)의 합금층을 포함하는 배리어층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 코발트(Co)의 도금량은 5~30mg/m2 인 것이 바람직하다.
상기 니켈(Ni)의 도금량은 1~20mg/m2 인 것이 바람직하다.
상기 배리어층에는 아연(Zn)층 또는 아연(Zn) 합금층이 더 포함될 수 있다.
상기 아연(Zn)의 도금량은 20mg/m2 미만인 것이 바람직하다.
상기 배리어층에는 크롬(Cr)층 또는 크롬(Cr) 합금층이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제박공정을 거친 동박의 표면에 구리노듈층을 형성하는 제1단계; 및 상기 구리노듈층 위에 코발트(Co)와 니켈(Ni)의 합금을 도금하여 배리어층을 형성하는 제2단계;를 포함하는 인쇄회로용 동박의 제조방법이 제공된다.
상기 제2단계에서, 상기 코발트(Co)의 도금량은 5~30mg/m2 인 것이 바람직하다. 또한 상기 니켈(Ni)의 도금량은 1~20mg/m2 인 것이 바람직하다.
상기 제2단계에서는, 아연(Zn) 또는 아연(Zn) 합금을 더 도금할 수 있다. 이때 상기 아연(Zn)의 도금량은 20mg/m2 미만인 것이 바람직하다.
상기 제2단계에서는, 크롬(Cr) 또는 크롬(Cr) 합금을 더 도금할 수 있다.
본 발명에 따르면 배리어층을 이루는 코발트(Co)-니켈(Ni) 합금의 조성을 최적화하여 내열성과 내약품성이 우수한 인쇄회로용 동박을 제작할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 인쇄회로용 동박을 PCB나 CCL 제조공정과 같은 인쇄회로 관련 제조공정에 적용할 경우 수지와 동박 간의 접착 특성을 개선하여 제품 품질을 향상시킬 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, 발명자는 그 자신의 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 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로용 동박의 표면처리 방법이 수행되는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 제박처리를 수행하여 동박을 제조한 이후에(S100), 본 발명에서는 동박의 M면에 구리를 도금하여 다수의 노듈 구조를 형성하는 노듈 처리(S110)와, 구리 노듈 구조 위에 코발트(Co)-니켈(Ni) 합금성분을 포함하는 도금층을 형성하여 물리적, 화학적 특성을 강화하는 배리어층 도금 처리(S120)를 포함하는 표면처리 공정을 실시한다.
이와 관련하여, 도 4에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표면처리 방법을 수행하기 위한 인쇄회로용 동박 도금장치의 개략적인 구성이 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로용 동박 도금장치는 동박 위에 구리 노듈 구조를 형성하기 위한 제1 구리 도금조(100) 및 제2 구리 도금조(101)와, 구리 노듈 구조 위에 배리어층을 형성하기 위한 코발트-니켈 도금조(102)를 포함한다.
제1 구리 도금조(100)에는 동박의 M면에 구리 노듈의 핵을 생성시키기 위한 도금액이 담기며, 제2 구리 도금조(101)에는 구리 노듈의 핵을 성장시키기 위한 도금액이 담긴다.
코발트-니켈 도금조(102)에는 내열성을 비롯하여 내약품성이 뛰어난 코발트(Co)-니켈(Ni) 합금성분을 포함하는 도금액이 담긴다. 도금액 내에서 코발트(Co)-니켈(Ni) 합금은 이온상태로 존재했다가 전해에 의한 석출시 구리 노듈 위에 전착된다.
코발트(Co)-니켈(Ni) 합금성분에 의해 제공되는 상기 물리적, 화학적 특성을 보다 강화하기 위해 인쇄회로용 동박 도금장치에는 아연(Zn) 또는 아연(Zn) 합금 성분을 포함하는 도금액이 담기는 아연 도금조(103)와, 크롬(Cr) 또는 크롬(Cr) 합금 성분을 포함하는 도금액이 담기는 크롬 도금조(104)가 더 구비된다.
코발트-니켈 도금조(102)에 수용되는 도금액 중의 코발트(Co)의 도금량은 5~30mg/m2 로 설정되고, 니켈(Ni)의 도금량은 1~20mg/m2 로 설정되는 것이 내열성과 내약품성 측면에서 효과적이다.
제박공정에 의해 제조된 본체 동박(200)은 제1 구리 도금조(100), 제2 구리 도금조(101), 코발트-니켈 도금조(102), 아연 도금조(103) 및 크롬 도금조(104)를 차례대로 연속적으로 통과함으로써 전기도금에 의해 표면처리된다. 여기서, 본체 동박(200)은 복수의 가이드 롤(105)에 의해 각 도금조 내부로 유도되고 최종적으로 와인딩 롤(106)에 권취된다. 각 도금조 내부에 배치되는 가이드 롤(105)은 전기도금을 위해 해당 도금액에 인가되는 극성에 대응하는 극성의 전극이 연결되어 통전이 이루어진다.
도 5에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로용 동박 도금장치에 의해 제작된 인쇄회로용 동박의 구성이 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 인쇄회로용 동박은 본체 동박(200)과, 본체 동박(200)의 M면 위에 형성되는 구리 노듈층(201)과, 구리 노듈층(201) 위에 형성되고 코발트(Co)-니켈(Ni) 합금를 비롯하여 아연(Zn), 크롬(Cr) 등의 성분을 포함하는 배리어층(202)을 포함한다.
배리어층(202)을 이루는 코발트(Co)의 도금량은 5~30mg/m2 이며, 니켈(Ni)의 도금량은 1~20mg/m2 인 것이 내열성과 내약품성 측면에서 효과적이다. 보다 바람직한 코발트(Co)의 도금량은 15~20mg/m2이며, 니켈(Ni)의 도금량은 3~10mg/m2이다.
아연(Zn)과 크롬(Cr) 성분은 배리어층(202)의 내열성과 내약품성을 보다 강화시켜주는 작용을 한다. 여기서, 특히 아연(Zn)의 도금량은 20mg/m2 미만인 것이 효과적이다.
배리어층(202) 위에는 동박에 접착되는 수지 필름과의 접착력을 향상시키기 위해 실란 커플링 에이전트(silane coupling agent)(미도시)가 추가로 피막된다. 여기서, 실란(silane)으로는 에폭시계 또는 아민계가 채택되는 것이 바람직하다.
도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로용 동박의 박리강도 특성과 내약품성(HCl 침투율)을 종래기술(비교예)과 비교한 결과가 나타나 있다.
박리강도 특성의 측정을 위해, 본 발명의 실시예에서는 12㎛와 18㎛ 두께의 본체 동박에 대하여 코발트(Co)-니켈(Ni) 합금이 상술한 바와 같은 함량으로 포함된 배리어층(202)을 형성하고, 수지 필름으로서 FR(Flame Retardant)-4 수지를 접착한 후 180℃에서 48시간 동안 열처리하여 동박의 박리강도를 측정하였다. 비교예에서는 12㎛와 18㎛ 두께의 본체 동박에 대하여 코발트(Co)를 주성분으로 하여 배리어층을 형성한 경우이며, 수지 필름으로서 FR(Flame Retardant)-4 수지를 접착한 후 180℃에서 48시간 동안 열처리하여 동박의 박리강도를 측정하였다.
한편, 내약품성의 측정을 위해, 본 발명의 실시예와 비교예에서 FR(Flame Retardant)-4 수지 상에 라미네이팅(Laminating)된 동박을 1mm의 폭으로 패터닝하고, 18% 염산(HCl)에 1시간 동안 침지한 후 수지와 동박의 계면에 대한 염산의 침투 정도를 측정하였다.
도 6의 테이블을 참조하면, 본 발명의 적용 시 종래기술에 비해 열처리 후의 박리강도와 내약품성이 모두 개선되었음을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 후처리 공정에 사용되는 인쇄회로용 동박 도금장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 인쇄회로용 동박 도금장치에 의해 표면처리된 인쇄회로용 동박의 주요 구성을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로용 동박의 표면처리 방법이 수행되는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로용 동박 도금장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인쇄회로용 동박 도금장치에 의해 표면처리된 인쇄회로용 동박의 주요 구성을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로용 동박의 박리강도 특성과 내약품성을 종래기술과 비교한 테이블이다.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
100: 제1 구리 도금조 101: 제2 구리 도금조
102: 코발트-니켈 도금조 103: 아연 도금조
104: 크롬 도금조 105: 가이드 롤
106: 와인딩 롤 200: 본체 동박
201: 구리 노듈층 202: 배리어층

Claims (12)

  1. 본체 동박;
    상기 본체 동박의 표면에 형성된 구리노듈층; 및
    상기 구리노듈층 위에 도금되고, 코발트(Co)와 니켈(Ni)의 합금층을 포함하는 배리어층;을 포함하는 인쇄회로용 동박.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코발트(Co)의 도금량이 5~30mg/m2 인 것을 특징으로 하는 인쇄회로용 동박.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 니켈(Ni)의 도금량이 1~20mg/m2 인 것을 특징으로 하는 인쇄회로용 동박.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리어층에는 아연(Zn)층 또는 아연(Zn) 합금층이 더 포함된 것을 특징으로 하는 인쇄회로용 동박.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 아연(Zn)의 도금량이 20mg/m2 미만인 것을 특징으로 하는 인쇄회로용 동박.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 배리어층에는 크롬(Cr)층 또는 크롬(Cr) 합금층이 더 포함된 것을 특징으로 하는 인쇄회로용 동박.
  7. 제박공정을 거친 동박의 표면에 구리노듈층을 형성하는 제1단계; 및
    상기 구리노듈층 위에 코발트(Co)와 니켈(Ni)의 합금을 도금하여 배리어층을 형성하는 제2단계;를 포함하는 인쇄회로용 동박의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 코발트(Co)의 도금량이 5~30mg/m2 인 것을 특징으로 하는 인쇄회로용 동박의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 니켈(Ni)의 도금량이 1~20mg/m2 인 것을 특징으로 하는 인쇄회로용 동박의 제조방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 아연(Zn) 또는 아연(Zn) 합금을 더 도금하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로용 동박의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 아연(Zn)의 도금량이 20mg/m2 미만인 것을 특징으로 하는 인쇄회로용 동박의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 크롬(Cr) 또는 크롬(Cr) 합금을 더 도금하는 것을 특징으로 하는 인쇄회로용 동박의 제조방법.
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