KR20090100388A - 절연 수지 시트 적층체, 상기 절연 수지 시트 적층체를 적층하여 이루어진 다층 프린트 배선판 - Google Patents

절연 수지 시트 적층체, 상기 절연 수지 시트 적층체를 적층하여 이루어진 다층 프린트 배선판 Download PDF

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히로아키 와카바야시
노리유키 오히가시
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스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드
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Abstract

과제
필름 또는 금속박 위에 절연 수지층을 형성하는 공정에 있어서, 튕겨냄이나 고르지 못함이 없이 절연 수지층의 두께가 균일한 절연 수지 시트 적층체(필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트)를 제공하고, 또 상기 절연 수지 시트 적층체로 이루어진 절연 신뢰성이 뛰어난 다층 프린트 배선판을 제공하는 것이다.
해결 수단
본 발명은 수지 조성물로 이루어진 절연 수지층을 필름 또는 금속박 위에 형성하여 이루어진 절연 수지 시트 적층체(필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트)로서, 수지 조성물이 아크릴계 계면활성제를 포함하는 것인 것을 특징으로 한다.

Description

절연 수지 시트 적층체, 상기 절연 수지 시트 적층체를 적층하여 이루어진 다층 프린트 배선판{INSULATING RESIN SHEET MULTILAYER BODY, MULTILAYER PRINTED WIRING BOARD OBTAINED BY LAMINATING THE INSULATING RESIN SHEET MULTILAYER BODIES}
본 발명은 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트(이하, 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트를 「절연 수지 시트 적층체」라고 부르는 경우가 있음), 상기 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트를 이용한 다층 프린트 배선판에 관한 것이다.
본원은 2007년 1월 16일에 일본에 출원된 특원2007-006615호에 기초해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
근래, 전자기기의 고기능화 등의 요구에 수반하여 전자 부품의 고밀도 집적화, 나아가서는 고밀도 실장화 등이 진행되고 있다. 따라서, 이들에 사용되는 고밀도 실장 대응의 다층 프린트 배선판도 종래보다 한층 더 소형화 및 고밀도화가 요구되고 있다. 이 다층 프린트 배선판의 소형화나 고밀도화에 대한 대응으로 빌 드업 방식에 의한 다층 프린트 배선판이 많이 채용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
빌드업 방식에 의한 다층 프린트 배선판은 통상 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트를 적층하여 이루어진 절연 수지층과 도체 회로층을 번갈아 적층하여 제조된다. 따라서, 소형화, 고밀도화에 대응한 다층 프린트 배선판을 제조함에 있어서, 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트의 절연 수지층의 박막화가 요구된다. 그러나, 필름 또는 금속박 위에 절연 수지층을 얇게 형성하는 공정에서 튕겨냄(repelling)이나 고르지 못함(unevenness)이 생기기 때문에, 절연 수지층의 두께가 균일하게 되지 않는다고 하는 문제가 있었다. 또 다층 프린트 배선판의 고밀도화에 수반하여 미세 회로 배선 가공이 요구되지만, 절연 수지층의 두께 정밀도가 낮으면 미세 회로 배선 가공된 프린트 배선판에 이용했을 경우 절연 신뢰성이 저하된다고 하는 문제가 생기는 일이 있었다. 따라서, 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트의 절연 수지층의 두께 정밀도가 좋고, 상기 절연 수지층을 프린트 배선판에 이용했을 때에 보다 높은 절연 신뢰성을 확보할 수 있는 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트가 요구되고 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
특허문헌 1: 일본 특개평7-106767호 공보
특허문헌 2: 일본 특개2005-101269호 공보
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은 이상과 같은 문제를 감안하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 필름 또는 금속박 위에 절연 수지층을 형성하는 공정에 있어서, 튕겨냄이나 고르지 못함이 없이 절연 수지층의 두께가 균일한 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트를 제공하고, 또 상기 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트로 이루어진 절연 신뢰성이 뛰어난 다층 프린트 배선판을 제공하는 것에 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
이와 같은 목적은 하기 (1)∼(17)에 기재된 본 발명에 의해 달성된다.
(1) 본 발명의 제1 태양은 수지 조성물로 이루어진 절연 수지층을 필름 또는 금속박 위에 형성하여 이루어진 절연 수지 시트 적층체로서, 상기 수지 조성물이 아크릴계 계면활성제를 포함하는 것인 것을 특징으로 한다.
(2) 상기 아크릴계 계면활성제는 아크릴산 부틸, 폴리아크릴산 부틸, 아크릴산 부틸과 아크릴산 2-에틸-헥실의 공중합체, 아크릴산 2-에틸-헥실 및 폴리아크릴산 2-에틸-헥실로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1 종류 이상인 (1)에 기재된 절연 수지 시트 적층체이다.
(3) 상기 아크릴계 계면활성제는 아크릴산 부틸을 아크릴계 계면활성제 중에 50 중량% 이상 포함하는 것인 (1) 또는 (2)에 기재된 절연 수지 시트 적층체이다.
(4) 상기 아크릴계 계면활성제는 상기 수지 조성물 중에 0.1∼10 중량% 포함되는 것인 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 절연 수지 시트 적층체이다.
(5) 상기 수지 조성물은 에폭시 수지를 포함하는 것인 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 절연 수지 시트 적층체이다.
(6) 상기 에폭시 수지는 아릴알킬렌형 에폭시 수지인 (5)에 기재된 절연 수지 시트 적층체이다.
(7) 상기 절연성 수지층은 무기 충전재를 포함하는 것인 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 절연 수지 시트 적층체이다.
(8) 상기 무기 충전재는 구상 용융 실리카인 (7)에 기재된 절연 수지 시트 적층체이다.
(9) 상기 수지 조성물은 페놀계 경화제 및/또는 이미다졸 경화제를 포함하는 것인 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 절연 수지 시트 적층체이다.
(10) 상기 절연성 수지층은 페녹시 수지를 포함하는 것인 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 절연 수지 시트 적층체이다.
(11) 상기 절연성 수지는 시아네이트 수지 및/또는 그 프레폴리머를 포함하는 것인 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 절연 수지 시트 적층체이다.
(12) 상기 절연 수지 시트 적층체의 필름은 내열성을 갖는 열가소성 수지 필름인 (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 절연 수지 시트 적층체이다.
(13) 상기 절연 수지 시트 적층체의 금속박이 구리박 또는 알루미늄박인 (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 절연 수지 시트 적층체이다.
(14) 상기 절연 수지 시트 적층체의 금속박은 서로 박리 가능하게 적층된 두께가 상이한 2층의 금속박으로 이루어지고, 두께가 얇은 극박 금속박 측에 상기 절연 수지층이 형성되어 있는 (1) 또는 (2)에 기재된 절연 수지 시트 적층체이다.
(15) 상기 절연 수지층의 두께가 50 ㎛ 이하인 (1) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 절연 수지 시트 적층체이다.
(16) 상기 절연 수지층은 기재를 포함하는 것인 (1) 내지 (15) 중 어느 하나에 기재된 절연 수지 시트 적층체이다.
(17) (1) 내지 (16) 중 어느 하나에 기재된 절연 수지 시트 적층체를 적층하여 이루어진 다층 프린트 배선판이다.
발명의 효과
본 발명의 절연 수지 시트 적층체(필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트)는 필름 또는 금속박 위에 수지 조성물을 도공하는 공정에 있어서 튕겨냄이나 고르지 못함이 없는 균일한 두께의 절연 수지층을 형성하고 있다. 그 결과, 상기 절연 수지 시트 적층체를 이용한 다층 프린트 배선판은 높은 절연 신뢰성을 얻을 수 있다.
발명을 실시하기 위한 바람직한 형태
이하, 본 발명의 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트(절연 수지 시트 적층체)에 대해 설명한다.
본 발명의 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트는 필름 또는 금속박 위에 절연 수지층을 형성하여 이루어진다.
도 1A는 본 발명의 필름 부착 절연 수지 시트의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이고, 도 1B는 본 발명의 금속박 부착 절연 수지 시트의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
본 발명의 필름 부착 절연 수지 시트(1) 또는 금속박 부착 절연 수지 시트(2)는 상기의 수지 조성물로 구성되는 절연 수지층(3)을 필름(4) 또는 금속박(5) 위에 적층하여 이루어진 것이다. 상기 수지 조성물로 구성되는 절연 수지층은 회로 단차의 매립성, 및 매립 후의 평탄성, 및 레이저 가공성이 뛰어나다.
이것은, 본 발명의 절연 수지 시트 적층체는 절연 수지 조성물에 아크릴계 계면활성제를 포함하고 있기 때문에, 분산성의 향상, 수지 조성물을 바니시화하여 필름 또는 금속박 위에 도포·도공할 때에 필름 또는 금속박 위에 대한 습윤성의 향상, 및 수지 조성물층과 필름 또는 금속박의 밀착성의 향상이 가능해진다. 그리고, 그 결과 절연 수지층과 필름 또는 금속박의 계면이 균일한 평면으로 되었기 때문이라고 생각된다. 계면이 균일한 평면이 되면, 후속하는 포토리소그래피 가공 공정에 있어서, 노광시의 초점이 어긋나는 일이 없어지고, 그것에 의해 해상도가 향상하는 것이라고 생각된다. 이와 같이 해상도가 올라감으로써, 보다 미세 배선을 갖는 다층 프린트 배선판의 제조에도 대응할 수 있게 된다.
본 발명의 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트에 있어서, 수지 조성물로 구성되는 절연 수지층의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 50 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 5∼40 ㎛이다. 이것에 의해, 이 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트를 이용하여 다층 프린트 배선판을 제조할 때에, 내층 회로의 요철을 충전하여 성형할 수 있는 동시에, 바람직한 절연 수지 두께를 확보할 수 있다. 또, 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트에 있어서는 절연 수지층의 갈라짐 발생을 억제하여 재단시의 가루 떨어짐을 적게 할 수 있다.
본 발명의 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트에 이용되는 필름 또는 금속박은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 필름의 경우 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지, 불소계 수지, 폴리이미드 수지 등의 내열성을 갖는 열가소성 수지 필름이 바람직하다. 금속박의 경우는 구리 및/또는 구리계 합금, 알루미늄 및/또는 알루미늄계 합금, 철 및/또는 철계 합금, 은 및/또는 은계 합금, 금 및 금계 합금, 아연 및 아연계 합금, 니켈 및 니켈계 합금, 주석 및 주석계 합금 등의 금속박 등을 이용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 구리 또는 알루미늄의 금속박이다. 이들에 의해, 상기 금속박 부착 절연 수지 시트를 내층 회로 기판에 적층한 후, 구리박을 에칭하여 도체 회로로 이용했을 때에 양호한 전기 특성을 나타내기 때문이다. 또 알루미늄박은 내열성 수지 필름에 비해, 특히 고온 영역에서 절연 수지층을 경화시키는 경우에 있어서, 열선 팽창 계수가 수지 필름에 비해 크게 변동하는 일이 없기 때문에, 수지 필름에 비해 절연 수지층과의 사이에 생기는 응력이 작고, 절연 수지층의 두께가 균일하여, 양호한 알루미늄박 부착 절연 수지 시트를 제작할 수 있다.
상기 금속박은 캐리어박 부착 극박 금속박을 이용할 수도 있다. 캐리어박 부착 극박 금속박이란 박리 가능한 캐리어박과 극박 금속박을 접착시킨 금속박이다. 캐리어박 부착 극박 금속박을 이용함으로써 적층판의 양면에 극박 금속박층을 형성할 수 있기 때문에, 예를 들면, 세미 애디티브법 등으로 회로를 형성하는 경우, 무전해 도금을 수행하는 일 없이, 극박 금속박을 직접 급전층으로 전해 도금함으로써 회로를 형성한 후, 극박 구리박을 플래시 에칭할 수 있다. 캐리어박 부착 극박 금속박을 이용함으로써, 두께 10 ㎛ 이하의 극박 금속박에서도, 예를 들면 프레스 공정에서의 극박 금속박의 핸들링성의 저하나, 극박 구리박의 갈라짐이나 끊어짐을 막을 수 있다. 상기 극박 금속박의 두께는 0.1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하가 바람직하다. 또한, 0.5 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하가 바람직하고, 1 ㎛ 이상 3 ㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 상기 극박 금속박의 두께가 상기 하한값 미만이면 캐리어박을 박리한 후의 극박 금속박의 손상, 극박 금속박의 핀홀의 발생, 핀홀의 발생에 의한 회로 패턴 성형시의 도금 불균일, 회로 배선의 단선, 에칭 액이나 디스미어 액 등의 약액의 스며듦 등이 발생할 우려가 있고, 상기 상한값을 초과하면 극박 금속박의 두께 편차가 커지게 되기 때문에, 극박 금속박의 조화면의 표면 거칠기의 불균일함이 커지는 경우가 있다.
통상, 캐리어박 부착 극박 금속박은 프레스 성형 후의 적층판에 회로 패턴을 형성하기 전에 캐리어박을 박리한다.
상기 캐리어박 부착 극박 금속박의 캐리어박으로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 구리 및/또는 구리계 합금, 알루미늄 및/또는 알루미늄계 합금, 철 및/또는 철계 합금, 은 및/또는 은계 합금, 금 및 금계 합금, 아연 및 아연계 합금, 니켈 및 니켈계 합금, 주석 및 주석계 합금 등의 금속박 등을 들 수 있다. 또, 극박 금속박으로는 구리 및/또는 구리계 합금, 알루미늄 및/또는 알루미늄계 합금, 철 및/또는 철계 합금, 은 및/또는 은계 합금, 금 및 금계 합금, 아연 및 아연계 합금, 니켈 및 니켈계 합금, 주석 및 주석계 합금 등의 금속박 등을 들 수 있다.
상기 캐리어박 부착 극박 금속박의 극박 금속박으로는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 구리 및/또는 구리계 합금, 알루미늄 및/또는 알루미늄계 합금, 철 및/또는 철계 합금, 은 및/또는 은계 합금, 금 및 금계 합금, 아연 및 아연계 합금, 니켈 및 니켈계 합금, 주석 및 주석계 합금 등의 금속박 등을 들 수 있다. 또, 극박 금속박으로는 구리 및/또는 구리계 합금, 알루미늄 및/또는 알루미늄계 합금, 철 및/또는 철계 합금, 은 및/또는 은계 합금, 금 및 금계 합금, 아연 및 아연계 합금, 니켈 및 니켈계 합금, 주석 및 주석계 합금 등의 금속박 등을 들 수 있다.
상기 필름 또는 금속박의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 10∼100 ㎛인 것을 이용하면 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트를 제조할 때의 취급성이 양호하여 바람직하다.
또한, 본 발명의 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트를 제조함에 있어서는 내층 회로 기판과 접합되는 측의 절연 수지층 표면의 조화 형상은 매우 작고 미세한 것인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 본 발명의 작용을 효과적으로 발현시킬 수 있다.
다음에, 본 발명의 절연 수지 시트의 제조 방법에 대해 설명한다.
상기 절연 수지층을 필름 또는 금속박 위에 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 아크릴계 계면활성제를 포함하는 수지 조성물을 용제 등에 용해·분산시켜 수지 바니시를 조제하고, 각종 코터 장치를 이용해 수지 바니시를 기재에 도공한 후 이것을 건조하는 방법, 수지 바니시를 스프레이 장치로 필름 또는 금속박에 분무 도공한 후 이것을 건조하는 방법 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, 콤마 코터, 다이 코터 등의 각종 코터 장치를 이용하여 수지 바니시를 필름 또는 금속박에 도공한 후 이것을 건조하는 방법이 바람직하다. 이것에 의해, 보이드가 적고, 균일한 절연 수지층의 두께를 갖는 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트를 효율적으로 제조할 수 있다.
다음에, 본 발명의 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트를 제작하기 위한 수지 조성물에 대해 설명한다.
본 발명의 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트를 제조하기 위해 이용하는 수지 조성물은 아크릴계 계면활성제를 포함하는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 상기 아크릴계 계면활성제는 아크릴산 에틸, 아크릴산 부틸, 아크릴산 이소프로필, 아크릴산 2-에틸-헥실, 아크릴산 이소부틸, 아크릴산 t-부틸, 아크릴산 s-부틸, 아크릴산 시클로헥실, 아크릴산 옥타데실, 아크릴산 2-에톡시에틸, 아크릴산 라우릴, 아크릴산 스테아릴, 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 이소프로필, 메타크릴산 부틸, 메타크릴산 s-부틸, 메타크릴산 t-부틸, 메타크릴산 시클로헥실, 메타크릴산 옥타데실, 메타크릴산 2-에틸헥실, 메타크릴산 라우릴, 메타크릴산 스테아릴 등을 들 수 있다. 이들을 단체(單體)로 이용할 수도 있고, 중합시킨 폴리머, 상기의 모노머 2종 이상을 중합시킨 공중합체, 또는 상기 중합시킨 폴리머를 2종 이상 혼합한 혼합물, 또는 공중합체와 폴리머 혹은 모노머의 혼합물로 사용할 수 있다.
이것에 의해, 소포성이나 탈포성을 향상시켜, 필름 또는 금속박과 절연 수지층의 습윤성을 제어할 수 있다. 또, 이들 중에서도, 아크릴산 부틸, 폴리아크릴산 부틸, 아크릴산 부틸과 아크릴산 2-에틸-헥실의 공중합체, 아크릴산 2-에틸-헥실 및 폴리아크릴산 2-에틸-헥실이 바람직하다. 또, 아크릴계 계면활성제는 아크릴산 부틸을 아크릴계 계면활성제 중에 50.0 중량% 이상 포함하는 것인 것이 바람직하다. 아크릴계 계면활성제의 함유량은 수지 조성물의 0.1∼10.0 중량%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.3∼5.0 중량%인 것이 바람직하다.
여기서, 아크릴계 계면활성제의 바람직한 양을 상기 범위로 한 것은, 상한을 상회하면 도막 표면에 아크릴계 계면활성제가 편석하기 때문에 절연 불량 및 도체 회로와의 밀착 불량이 일어날 우려가 있고, 하한을 하회하면 도막에 튕겨냄이나 고르지 못함 등의 결함이 발생하기 때문에 미세 회로 배선 가공이 곤란하게 되기 때문에 생산성이 저하할 우려가 있기 때문이다. 이것에 의해, 바니시 중으로부터 미소한 기포를 재빠르게 소실할 수 있다. 또, 필름 또는 금속박 위에 절연 수지를 도공할 때, 고르지 못함이나 튕겨냄이 없는 균일한 두께의 절연 수지층을 형성할 수 있다.
본 발명의 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트를 제작하기 위한 수지 조성물은 아크릴계 계면활성제를 포함하고 있으면 특별히 한정되지 않지만, 열경화성 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 절연 수지층의 내열성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 열경화성 수지로는 일반적으로 공지된 열경화성 수지를 사용할 수 있다. 예를 들면, 에폭시 수지, 시아네이트 에스테르 수지, 열경화형 폴리이미드 수지, 열경화형 폴리페닐렌 에테르 수지, 페놀 수지 등을 들 수 있고, 1 종류 혹은 2종류 이상 조합되어 사용되며, 특별히 제한되지 않는다. 그 중에서도, 내열성, 내약품성 및 가공성 등의 면에서 범용성이 높은 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 내열성 및 강성을 높이고 싶은 경우에는 시아네이트 에스테르 수지를 병용할 수 있다.
상기 수지 조성물은 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 에폭시 수지는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 비스페놀 Z형(4,4'-시클로헥시디엔 비스페놀형) 에폭시 수지, 비스페놀 P형(4,4'-(1,4)-페닐렌디이소프리디엔)비스페놀형) 에폭시 수지, 비스페놀 M형(4,4'-(1,3-페닐렌디이소프리디엔)비스페놀형) 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 비페닐아랄킬형 에폭시 수지, 아릴알킬렌형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 안트라센형 에폭시 수지, 페녹시형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 노르보넨형 에폭시 수지, 아다만탄형 에폭시 수지, 플루오렌형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지 등의 에폭시 수지를 이용할 수 있다. 이들 중의 1 종류를 단독으로 이용할 수도 있고, 상이한 중량 평균 분자량을 갖는 2 종류 이상을 병용하거나, 1 종류 또는 2 종류 이상과 이들의 프레폴리머를 병용하거나 할 수도 있다.
이들 에폭시 수지 중에서도 특히 아릴알킬렌형 에폭시 수지가 바람직하다. 이것에 의해, 흡습 땜납 내열성 및 난연성을 향상시킬 수 있다.
상기 아릴알킬렌형 에폭시 수지란 반복단위 중에 하나 이상의 아릴알킬렌기를 갖는 에폭시 수지를 말한다. 예를 들면, 크실릴렌형 에폭시 수지, 비페닐디메틸렌형 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 비페닐디메틸렌형 에폭시 수지가 바람직하다. 비페닐디메틸렌형 에폭시 수지는, 예를 들면 식 (Ⅰ)로 표시할 수 있다.
Figure 112009041850113-PCT00001
상기 식 (Ⅰ)로 표시되는 비페닐디메틸렌형 에폭시 수지의 평균 반복단위 n은 특별히 한정되지 않지만, 1∼10이 바람직하고, 특히 2∼5가 바람직하다. 평균 반복단위 n이 상기 하한값 미만이면 비페닐디메틸렌형 에폭시 수지는 결정화 되기 쉽고, 범용 용매에 대한 용해성이 비교적 저하하기 때문에, 취급이 곤란해지는 경우가 있다. 또, 평균 반복단위 n이 상기 상한값을 초과하면 수지의 유동성이 저하하여 성형 불량 등의 원인이 되는 경우가 있다. 평균 반복단위 n의 수를 상기 범위 내로 함으로써, 이들 특성의 밸런스가 뛰어난 것으로 할 수 있다.
상기 에폭시 수지의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상기 수지 조성물의 1∼55 중량%가 바람직하고, 특히 5∼40 중량%가 바람직하다. 함유량이 상기 하한값 미만이면 수지 조성물의 내습성이 저하하는 경우가 있고, 상기 상한값을 초과하면 저열팽창성, 내열성이 저하하는 경우가 있다.
상기 에폭시 수지의 중량 평균 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 중량 평균 분자량 5.0×102∼2.0×104이 바람직하고, 특히 8.0×102∼1.5×104이 바람직하다. 중량 평균 분자량이 상기 하한값 미만이면 절연 수지층의 표면에 탁성(tackiness)이 생기는 경우가 있고, 상기 상한값을 초과하면 땜납 내열성이 저하하는 경우가 있다. 중량 평균 분자량을 상기 범위 내로 함으로써, 이들 특성의 밸런스가 뛰어난 것으로 할 수 있다.
상기 수지 조성물은 무기 충전재를 포함하는 것이 바람직하다. 무기 충전재는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 탈크, 소성 클레이, 미소성 클레이, 마이카, 유리 등의 규산염, 산화티탄, 알루미나, 실리카, 용융 실리카 등의 산화물, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 하이드로탈사이트 등의 탄산염, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화칼슘 등의 수산화물, 황산바륨, 황산칼슘, 아황산칼슘 등의 황산염 또는 아황산염, 붕산아연, 메타붕산바륨, 붕산알루미늄, 붕산칼슘, 붕산나트륨등의 붕산염, 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소, 질화탄소 등의 질화물, 티탄산스트론튬, 티탄산바륨 등의 티탄산염 등을 들 수 있다. 이들 중의 1 종류를 단독으로 이용할 수도 있고, 2종류 이상을 병용하거나 할 수도 있다. 이들 중에서도 특히 실리카가 바람직하고, 용융 실리카(특히 구상 용융 실리카)가 저열팽창성이 뛰어나다는 점에서 바람직하다. 그 형상은 파쇄상, 구상이 있지만, 섬유 기재에 대한 함침성을 확보하기 위해 수지 조성물의 용융 점도를 내리려면 구상 실리카를 사용하는 등, 그 목적에 맞춘 사용 방법이 채용된다.
상기 무기 충전재의 평균 입자 지름은 특별히 한정되지 않지만, 0.01∼5.0 ㎛인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.1∼2.0 ㎛이다. 무기 충전재의 평균 입자 지름이 상기 하한값 미만이면 수지 조성물의 점도가 높아지기 때문에, 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트를 제작할 때의 작업성에 영향을 주는 경우가 있다. 한편, 상기 상한값을 초과하면 수지 바니시 내에서 무기 충전재의 침강 등의 현상이 일어나는 경우가 있다. 무기 충전재의 평균 입자 지름을 상기 범위 내로 함으로써, 이들 특성의 밸런스가 뛰어난 것으로 할 수 있다.
또, 상기 무기 충전재는 특별히 한정되지 않지만, 평균 입자 지름이 단분산인 무기 충전재를 이용할 수도 있으며, 평균 입자 지름이 다분산인 무기 충전재를 이용할 수도 있다. 또한, 평균 입자 지름이 단분산 및/또는 다분산인 무기 충전재를 1 종류 또는 2 종류 이상을 병용하거나 할 수도 있다.
상기 무기 충전재의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 수지 조성물의 20∼80 중량%인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 30∼70 중량%이다.
무기 충전재의 함유량이 상기 하한값 미만이면 저열팽창성, 저흡수성을 부여하는 효과가 저하하는 경우가 있다. 또, 상기 상한값을 초과하면 수지 조성물의 유동성의 저하에 의해 절연 수지층의 성형성이 저하하는 경우가 있다. 무기 충전재의 함유량을 상기 범위 내로 함으로써, 이들 특성의 밸런스가 뛰어난 것으로 할 수 있다.
상기 수지 조성물은 페놀계 경화제 및/또는 이미다졸 경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 페놀계 경화제는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 비스페놀 A 노볼락 수지 등의 노볼락형 페놀 수지, 미변성 레졸 페놀 수지, 동유, 아마니유, 호두유 등으로 변성한 유(油)변성 레졸 페놀 수지 등의 레졸형 페놀 수지 등의 페놀 수지, 수지를 이용할 수 있다. 이것에 의해 필름 또는 금속박과의 밀착성이 향상되고, 절연 수지층의 내열성도 향상된다. 또 절연 수지층이 저흡습성으로 되는 등 뛰어난 성능이 발휘된다.
여기서, 페놀계 경화제의 첨가량은 상기 수지 조성물에 대해 1∼25 중량%이고, 특히 바람직하게는 5∼15 중량%이다. 이미다졸 경화제는 소량으로 경화시킬 수 있으므로, 첨가량은 상기 수지 조성물에 대해 0.01∼5 중량%이고, 바람직하게는 0.1∼1.0 중량%이다.
여기서, 페놀계 경화제 또는 이미다졸 경화제의 바람직한 첨가량을 상기 범위로 한 것은, 상한을 상회하면 저장 수명이 악화되고 고점도화하기 때문에 회로 매립이 곤란하게 되거나 생산성이 안정되지 않을 우려가 있고, 하한을 하회하면 경화성이 불충분이 되어 기계 강도가 저하하거나 절연 신뢰성이 저하하거나 할 우려가 있기 때문이다.
또, 상기 이미다졸 경화제는 특히 에폭시 수지를 함유하는 경우에 이용하는 것이 바람직하다. 상기 이미다졸 경화제는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 2-페닐-4-메틸 이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸 이미다졸 및 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-(2'-운데실 이미다졸릴)-에틸-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2'-에틸-4-메틸 이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 지방족 탄화수소기, 방향족 탄화수소기, 히드록시알킬기 및 시아노알킬기 중에서 선택되는 관능기를 2개 이상 갖고 있는 이미다졸 화합물이 바람직하고, 특히 2-페닐-4,5-디히드록시메틸 이미다졸이 바람직하다. 이것에 의해, 절연 수지층의 내열성이 향상되고, 열팽창율, 흡수율이 작아져 다층 프린트 배선판의 흡습 땜납 내열성이 향상된다.
상기 수지 조성물은 페녹시 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 페녹시 수지는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 비스페놀 A 골격, 비스페놀 F 골격, 비스페놀 S 골격, 비스페놀 M 골격(4,4'-(1,3-페닐렌디이소프리디엔)비스페놀 골격)을 갖는 페녹시 수지, 비스페놀 P 골격(4,4'-(1,4)-페닐렌디이소프리디엔)비스페놀 골격)을 갖는 페녹시 수지, 비스페놀 Z 골격(4,4'-시클로헥시디엔비스페놀 골격)을 갖는 페녹시 수지, 노볼락 골격을 갖는 페녹시 수지, 안트라센 골격을 갖는 페녹시 수지, 플루오렌 골격을 갖는 페녹시 수지, 디시클로펜타디엔 골격을 갖는 페녹시 수지, 노르보넨 골격을 갖는 페녹시 수지, 나프탈렌 골격을 갖는 페녹시 수지, 비페닐 골격을 갖는 페녹시 수지, 아다만탄 골격을 갖는 페녹시 수지 등을 들 수 있다. 이들 중의 골격을 복수 종류 갖는 구조를 이용할 수도 있고, 각각의 골격의 비율이 상이한 페녹시 수지를 이용할 수 있다. 또한, 상이한 골격의 페녹시 수지를 복수 종류 이용할 수도 있고, 상이한 중량 평균 분자량을 갖는 페녹시 수지를 복수 종류 이용하거나, 이들의 프레폴리머를 병용하거나 할 수도 있다.
상기 페녹시 수지 중에서 비페닐 골격과 비스페놀 S 골격을 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 비페닐 골격이 갖는 강직성에 의해 유리 전이 온도를 높게 할 수 있는 동시에, 비스페놀 S 골격에 의해 다층 프린트 배선판을 제조할 때의 도금 금속의 부착성을 향상시킬 수 있다.
또, 비스페놀 A 골격과 비스페놀 F 골격을 갖는 페녹시 수지를 이용하는 것도 바람직하다. 이것에 의해, 다층 프린트 배선판의 제조시에 내층 회로 기판과 절연 수지층의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
상기 페녹시 수지의 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 중량 평균 분자량이 5.0×103∼7.0×104인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 1.0×104∼6.0×104이다.
페녹시 수지의 중량 평균 분자량이 상기 하한값 미만이면 제막성을 향상시키는 효과가 충분하지 않은 경우가 있다. 한편, 상기 상한값을 초과하면 페녹시 수지의 용해성이 저하하는 경우가 있다. 페녹시 수지의 중량 평균 분자량을 상기 범위 내로 함으로써, 이들 특성의 밸런스가 뛰어난 것으로 할 수 있다.
페녹시 수지의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 수지 조성물 전체의 30 중량% 이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 1∼20 중량%이다.
페녹시 수지의 함유량이 상기 하한값 미만이면 제막성을 향상시키는 효과가 충분하지 않은 경우가 있다. 한편, 상기 상한값을 초과하면 상대적으로 시아네이트 수지의 함유량이 적어지기 때문에 저열팽창성을 부여하는 효과가 저하하는 경우가이 있다. 페녹시 수지의 함유량을 상기 범위 내로 함으로써, 이들 특성의 밸런스가 뛰어난 것으로 할 수 있다.
상기 수지 조성물은 시아네이트 수지 및/또는 그 프레폴리머를 포함하는 것이 바람직하다. 시아네이트 수지 및/또는 그 프레폴리머는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 노볼락형 시아네이트 수지, 비스페놀 A형 시아네이트 수지, 비스페놀 E형 시아네이트 수지, 테트라메틸 비스페놀 F형 시아네이트 수지 등의 비스페놀형 시아네이트 수지, 또는 그들의 프레폴리머 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 노볼락형 시아네이트 수지 및/또는 그 프레폴리머가 바람직하다. 이것에 의해 절연 수지층의 저선팽창율화가 도모되어, 가교 밀도 증가에 의한 내열성 향상과 수지 조성물 등의 난연성을 향상시킬 수 있다. 또 절연 수지층의 전기 특성(저유전율, 저유전 정접), 기계 강도 등도 뛰어나다.
상기 노볼락형 시아네이트 수지는, 예를 들면 식 (Ⅱ)로 표시되는 것을 사용할 수 있다.
Figure 112009041850113-PCT00002
상기 식 (Ⅱ)로 표시되는 노볼락형 시아네이트 수지의 평균 반복단위 n은 특별히 한정되지 않지만, 1∼10이 바람직하고, 특히 2∼7이 바람직하다. 평균 반복단위 n이 상기 하한값 미만이면 노볼락형 시아네이트 수지는 결정화하기 쉬워져서 범용 용매에 대한 용해성이 비교적 저하하기 때문에, 취급이 곤란해지는 경우가 있다. 또, 평균 반복단위 n이 상기 상한값을 초과하면 용융 점도가 너무 높게 되어 절연 수지층의 성형성이 저하하는 경우가 있다.
상기 시아네이트 수지의 중량 평균 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 중량 평균 분자량 5.0×102∼4.5×103이 바람직하고, 특히 6.0×102∼3.0×103이 바람직하다. 중량 평균 분자량이 상기 하한값 미만이면 절연 수지층을 경화물의 기계적 강도가 저하하는 경우가 있고, 아울러 필름 또는 금속박 위에 절연 수지층을 제작했을 경우에 탁성이 생겨 수지의 전사가 생기거나 하는 경우가 있다. 또, 중량 평균 분자량이 상기 상한값을 초과하면 경화 반응이 빠르게 되어, 다층 프린트 배선으로 했을 경우에 성형 불량이 생기거나 층간 박리 강도가 저하하거나 하는 경우가 있다. 상기 시아네이트 수지 등의 중량 평균 분자량은, 예를 들면 GPC로 측정할 수 있다.
또, 특별히 한정되지 않지만, 상기 시아네이트 수지는 그 유도체도 포함하며, 1 종류를 단독으로 이용할 수도 있고, 상이한 중량 평균 분자량을 갖는 2 종류 이상을 병용하거나, 1 종류 또는 2 종류 이상과 그들의 프레폴리머를 병용하거나 할 수도 있다.
여기서, 상기 시아네이트 수지의 첨가량은 상기 수지 조성물에 대해 5∼40 중량%이고, 바람직하게는 10∼30 중량%이다.
여기서, 상기 시아네이트 수지의 바람직한 첨가량을 상기 범위로 한 것은, 상한을 상회하면 기계 강도가 저하하거나 얻어지는 제품의 내습성이 저하하거나 할 우려가 있고, 하한을 하회하면 절연 수지층과 도체 회로의 밀착성이 저하하거나 강성이 저하하거나, 또 내열성이 저하하거나 할 우려가 있기 때문이다.
상기 수지 조성물은 추가로 커플링제를 포함하는 것이 바람직하다. 커플링제는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 에폭시 실란 커플링제, 양이온성(cationic) 실란 커플링제, 아미노 실란 커플링제, 티타네이트계 커플링제 및 실리콘 오일형 커플링제 중에서 선택되는 1종 이상의 커플링제를 사용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 상기 절연 수지층은 필름 또는 금속박과의 밀착성이 향상된다. 또 상기 수지 조성물이 에폭시 수지 등의 수지와 무기 충전제를 포함하는 경우에는 수지와 무기 충전재의 계면의 습윤성을 높게 할 수 있고, 그것에 의해 내열성을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 커플링제의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 수지 조성물의 0.05∼3.00 중량%인 것이 바람직하다.
커플링제의 함유량이 상기 하한값 미만이면 상기 절연 수지층과 필름 또는 금속박의 밀착성 향상 효과가 작은 경우가 있고, 또 에폭시 수지 등의 수지와 무기 충전재를 포함하는 경우에는 수지와 무기 충전재의 습윤성 향상 효과가 작은 경우가 있다. 한편, 상기 상한값을 초과하면 절연 수지층의 휨 강도가 저하하는 경우가 있다. 커플링제의 함유량을 상기 범위 내로 함으로써 이들 특성의 밸런스가 뛰어난 것으로 할 수 있다.
상기 수지 조성물은 필요에 따라 경화촉진제를 이용해도 된다. 상기 경화촉진제는 공지의 것을 이용할 수 있다. 예를 들면, 나프텐산아연, 나프텐산코발트, 옥틸산주석, 옥틸산코발트, 비스아세틸아세토네이트코발트(Ⅱ), 트리스아세틸아세토네이트코발트(Ⅲ) 등의 유기 금속염, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 디아자비시클로[2,2,2]옥탄 등의 3급 아민류, 페놀, 비스페놀 A, 노닐 페놀 등의 페놀 화합물, 아세트산, 벤조산, 살리실산, 파라톨루엔술폰산 등의 유기산 등, 또는 이의 혼합물을 들 수 있다. 이들 중의 유도체도 포함하여 1 종류를 단독으로 이용할 수도 있고, 이들 유도체도 포함하여 2 종류 이상을 병용하거나 할 수도 있다.
본 발명의 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트의 절연 수지층은 추가로 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리페닐렌옥사이드 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리스티렌 수지 등의 열가소성 수지, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체 등의 폴리스티렌계 열가소성 엘라스토머, 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머, 폴리아미드계 엘라스토머, 폴리에스테르계 엘라스토머 등의 열가소성 엘라스토머, 폴리부타디엔, 에폭시 변성 폴리부타디엔, 아크릴 변성 폴리부타디엔, 메타크릴 변성 폴리부타디엔 등의 디엔계 엘라스토머를 병용해도 된다.
또, 상기 수지 조성물은 필요에 따라 안료, 염료, 소포제, 레벨링제, 자외선 흡수제, 발포제, 산화 방지제, 난연제, 이온 포착제 등의 상기 성분 이외의 첨가물을 첨가해도 된다.
다음에, 수지 바니시에 이용하는 용매에 대해 설명한다.
상기 수지 바니시에 이용되는 용매는 상기 수지 재료 중의 수지 성분에 대해 양호한 용해성을 나타내는 것이 바람직하지만, 악영향을 미치지 않는 범위에서 빈용매를 사용해도 상관없다. 양호한 용해성을 나타내는 용매는, 예를 들면 아세톤, 메틸에틸 케톤, 메틸이소부틸 케톤, 시클로헥사논, 테트라히드로 푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세토아미드, 디메틸술폭시드 등을 들 수 있다.
상기 수지 바니시 중의 고형분 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 30∼80 중량%가 바람직하고, 특히 40∼70 중량%가 바람직하다.
또, 본 발명의 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트는 절연 수지층에 기재를 포함한 프리프레그인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 다층 프린트 배선판의 치수 안정성이 향상된다.
이하에, 프리프레그에 대해 설명한다.
본 발명의 프리프레그는 상기의 절연 수지 조성물을 섬유 기재에 함침시켜 이루어진 것이다. 이것에 의해, 유전 특성, 고온다습 하에서의 기계적, 전기적 접속 신뢰성 등의 각종 특성이 뛰어난 프린트 배선판을 제조하는데 바람직한 프리프레그를 얻을 수 있다.
본 발명에서 이용하는 섬유 기재로는, 예를 들면 유리 직포, 유리 부직포 등의 유리 섬유 기재, 폴리아미드 수지 섬유, 방향족 폴리아미드 수지 섬유, 전(全)방향족 폴리아미드 수지 섬유 등의 폴리아미드계 수지 섬유, 폴리에스테르 수지 섬유, 방향족 폴리에스테르 수지 섬유, 전방향족 폴리에스테르 수지 섬유 등의 폴리에스테르계 수지 섬유, 폴리이미드 수지 섬유, 불소 수지 섬유 등을 주성분으로 하는 직포 또는 부직포로 구성되는 합성 섬유 기재, 그라프트지, 코튼린터지, 린터와 크라프트 펄프의 혼초지 등을 주성분으로 하는 종이 기재 등의 유기 섬유 기재 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 유리 섬유 기재가 바람직하다. 이것에 의해, 프리프레그의 강도가 오르고, 또 저흡수화 할 수 있다. 또, 프리프레그의 선팽창 계수를 작게 할 수 있다.
본 발명의 절연 수지 조성물을 섬유 기재에 함침시키는 방법에는, 예를 들면 본 발명의 절연 수지 조성물을 유기용제에 분산시켜 수지 바니시로 조제하고, 섬유 기재를 수지 바니시에 침지하는 방법, 각종 코터 장치에 의해 도포하는 방법, 스프레이에 의한 내뿜는 방법 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 섬유 기재를 수지 바니시에 침지하는 방법이 바람직하다. 이것에 의해, 섬유 기재에 대한 절연 수지 조성물의 함침성을 향상시킬 수 있다. 또한, 섬유 기재를 수지 바니시에 침지하는 경우, 통상의 함침 도포 설비를 사용할 수 있다.
상기 수지 바니시에 이용되는 용매는 상기 절연 수지 조성물 중의 수지 성분에 대해 양호한 용해성을 나타내는 것이 바람직하지만, 악영향을 미치지 않는 범위에서 빈용매를 사용해도 상관없다. 양호한 용해성을 나타내는 용매로는, 예를 들면 아세톤, 메틸에틸 케톤, 메틸이소부틸 케톤, 시클로헥사논, 테트라히드로 푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세토아미드, 디메틸술폭시드, 에틸렌글리콜, 세로솔브계, 카비톨계 등을 들 수 있다.
상기 수지 바니시 중의 불휘발분 농도로는 특별히 한정되지 않지만, 40∼80 중량%가 바람직하고, 특히 50∼65 중량%가 바람직하다. 이것에 의해, 수지 바니시의 점도를 바람직한 수준으로 할 수 있어 섬유 기재에 대한 함침성을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 섬유 기재에 상기 절연 수지 조성물을 함침시켜 소정 온도, 예를 들면 80∼200℃에서 건조시킴으로써 프리프레그를 얻을 수 있다.
상기 프리프레그를 상기 필름 또는 상기 금속박에 온도 50∼150℃, 압력 0.1∼5 MPa에서 부착시켜 적층시킴으로써, 필름 또는 금속박 위에 형성하여 이루어진 절연 수지 시트 적층체를 얻을 수 있다.
다음에, 본 발명의 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트를 이용한 다층 프린트 배선판에 대해 설명한다.
상기 다층 프린트 배선판은 상기 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트를 내층 회로판의 내층 회로 패턴 형성면에 겹쳐 맞추어 가열 가압 성형하여 이루어진 것이다.
다음에, 다층 프린트 배선판의 제조 방법에 대해 상술한다.
도 2에 필름 부착 절연 수지 시트를 이용한 다층 프린트 배선판을 제조하는 방법을 예시한다. 도 2(a)는 코어 기판(예를 들면, FR-4의 양면 구리박)에 회로 패턴 형성을 수행한 내층 회로 기판(6)이다. 드릴기로 개공하여 개구부(11)를 설치한 후, 무전해 도금에 의해 개구부(11)에 도금 처리를 수행하여 내층 회로 기판(6)의 양면의 도통을 도모한다. 그리고, 상기 구리박을 에칭함으로써 내층 회로(7)를 형성한다.
또한, 상기 다층 프린트 배선판을 얻을 때에 이용되는 내층 회로판은, 예를 들면 내층 회로 부분을 흑화 처리 등의 조화(粗化) 처리한 것을 바람직하게 이용할 수 있다. 또 개구부(11)는 도체 페이스트, 또는 수지 페이스트로 적절히 매립할 수 있다.
내층 회로(7)의 재질은 이 제조 방법에 적합한 것이면 어떠한 것이라도 되지만, 내층 회로의 형성에 있어서 에칭이나 박리 등의 방법에 의해 제거 가능한 것이 바람직하고, 상기 에칭에 있어서는 이것에 사용되는 약액 등에 대해 내약품성을 갖는 것이 바람직하다. 그러한 내층 회로(7)의 재질은, 예를 들면 구리박, 구리판, 구리합금판, 합금 및 니켈 등을 들 수 있다. 특히, 구리박, 구리판 및 구리합금판은 전해 도금품이나 압연품을 선택할 수 있을 뿐만 아니라, 여러 가지 두께의 것을 용이하게 입수할 수 있기 때문에, 내층 회로(7)로 사용하기에 가장 바람직하다.
다음에 필름 부착 절연 수지 시트를 이용해 내층 회로(7)를 덮도록 적층한다(도 2(b)). 필름 부착 절연 수지 시트의 적층(라미네이트) 방법은 특별히 한정되지 않지만, 진공 프레스, 상압(常壓) 라미네이터 및 진공 하에서 가열 가압하는 라미네이터를 이용해 적층하는 방법이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 진공 하에서 가열 가압하는 라미네이터를 이용하는 방법이다.
다음에, 형성한 절연 수지층(3)을 가열함으로써 경화시킨다. 경화시키는 온도는 특별히 한정되지 않지만, 100℃∼250℃의 범위가 바람직하고, 특히 150℃∼200℃가 바람직하다. 또, 다음의 레이저 조사 및 수지 잔사의 제거를 용이하게 하기 위해 반경화 상태로 해 두는 것이 바람직하다. 이 경우의 반경화 온도는 80℃∼200℃가 바람직하고, 100℃∼180℃가 보다 바람직하다. 또한, 다음 공정에서 레이저를 조사하여 절연 수지층에 개구부(12)를 형성하지만, 그 전에 필름(4)을 박리할 필요가 있는 필름(4)의 박리는 절연 수지층을 형성한 후, 가열 경화 전, 또는 가열 경화 후 중 어느 한 쪽에 수행해도 특별히 문제는 없다.
다음에, 절연 수지층(3)에 레이저를 조사하여 개구부(12)를 형성한다(도 2(c)). 상기 레이저는 엑시머레이저, UV 레이저 및 탄산가스 레이저 등을 사용할 수 있다. 상기 레이저에 의한 개구부(12)의 형성은, 절연 수지층(3)의 재질이 감광성·비감광성에 관계없이 미세한 개구부(12)를 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 절연 수지층(3)에 미세한 개구부를 형성하는 것이 필요하게 되는 경우에 특히 바람직하다.
또한, 레이저 조사 후의 수지 잔사 등은 과망간산염, 중크롬산염 등의 산화제 등에 의해 제거하는 것이 바람직하다. 또, 평활한 절연 수지층(3)의 표면을 동시에 조화할 수 있어, 이어지는 금속 도금에 의해 형성하는 도전 배선 회로의 밀착성을 높일 수 있다. 본 발명의 수지 조성물로 형성된 수지층은 상기 조화 공정에서 미세한 요철 형상을 균일하게 실시할 수 있다. 또, 수지층 표면의 평활성이 높기 때문에 미세한 배선 회로를 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
다음에, 외층 회로(10)를 형성한다(도 2(d)). 외층 회로(10)의 형성 방법은, 예를 들면 공지의 방법인 세미 애디티브법 등으로 형성할 수 있지만, 본 발명은 전혀 이들에 한정되지 않는다. 다음에, 도체 포스트를 형성한다(도 2(e)). 도체 포스트(13)의 형성 방법으로는 공지의 방법인 전해 도금 등으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 외층 회로(10)를 전해 도금용 리드로 구리 전해 도금을 수행하고, 구리로 충전하여 구리 포스트를 형성할 수 있다. 상기 공정에 있어서, 상기 도 2(b)∼도 2(e)로 나타낸 공정을 반복함으로써 더욱 다층으로 할 수 있다. 또한, 상기에서 절연 수지층을 반경화 상태로 했을 경우에는 후경화(포스트큐어)를 수행하는 경우도 있다.
다음에, 솔더 레지스트(14)를 형성한다(도 2(f)). 솔더 레지스트(14)의 형성 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 드라이 필름 타입의 땜납 레지스트를 라미네이트하여 노광 및 현상에 의해 형성하는 방법, 또는 액상 레지스트를 인쇄한 것을 노광 및 현상에 의해 형성하는 방법에 의해 이루어진다. 또한, 접속용 전극부는 니켈 도금, 금 도금 및 땜납 도금 등의 금속 피막으로 적절히 피복할 수 있다. 이와 같은 방법에 의해 다층 프린트 배선판을 제조할 수 있다.
도 3에 금속박 부착 절연 수지 시트를 이용한 다층 프린트 배선판을 제조하는 방법을 예시한다. 금속박 부착 절연 수지 시트를 이용하여 상기에서 이용한 도 2(a)의 내층 회로 기판(6)의 내층 회로(7)를 덮도록 적층한다(도 3(a)). 금속박 부착 절연 수지 시트의 적층(라미네이트) 방법은 필름 부착 절연 수지 시트를 적층했을 때와 마찬가지로 특별히 한정되지 않지만, 진공 프레스, 상압 라미네이터 및 진공 하에서 가열 가압하는 라미네이터를 이용하여 적층하는 방법이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 진공 하에서 가열 가압하는 라미네이터를 이용해 적층하는 방법이다.
다음에, 구리박(5)에 레이저로 비아를 뚫기 위해, 구리박(5)에 비아 형성 위치가 되는 곳을 에칭하고(도 3(b)), 에칭된 부분에 레이저 조사하여 비아를 형성한다(도 3(c)). 레이저 조사 후의 수지 잔사 등은 과망간산염, 중크롬산염 등의 산화제 등에 의해 제거한다. 그리고, 금속 도금에 의해 절연 수지층 사이의 접속을 도모하고, 에칭에 의해 외층 회로 패턴 형성을 수행한다(도 3(d)). 그 후는 필름 부착 절연 수지 시트를 이용했을 때와 동일하게 하여 다층 프린트 배선판을 얻을 수 있다. 두꺼운 구리박을 사용한 금속박 부착 절연 수지 시트를 사용하면 그 후의 회로 패턴 제작에 있어서 파인 피치화가 곤란하게 되므로, 1∼5 ㎛의 극박 구리박을 사용하거나, 또는 12∼18 ㎛의 구리박을 에칭에 의해 1∼5 ㎛로 얇게 하는 하프(half) 에칭하는 경우도 있다. 또, 직접 구리박을 통해 절연 수지층에 구멍을 동시에 뚫는 경우도 있다. 이 때, 구리박은 얇은 것이 좋고, 하프 에칭 또는 극박 구리박을 이용한다.
한편, 구리박 표면의 미세한 요철이 절연 수지층 표면에 전사되는 것을 이용하여 구리박을 전면 에칭하는 경우에는 필름 부착 절연 수지 시트를 이용했을 때와 동일하게 하여 다층 프린트 배선판을 제조할 수도 있다. 이것에 의해, 절연 수지층에 생긴 미세한 요철에 의해 회로와 절연 수지층의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
다음에, 반도체 장치에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 반도체 장치(15)의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 다층 프린트 배선판(16)의 한면은 복수의 접속용 전극부(17)가 설치되어 있다. 이 다층 프린트 배선판의 접속용 전극부에 대응하여 설치된 땜납 범프(19)를 갖는 반도체 소자(18)는 땜납 범프(19)를 통해 상기 다층 프린트 배선판과 접속된다. 그리고, 다층 배선판(16)과 반도체 소자(18)의 사이에는 액상 봉지 수지(20)를 충전하여 반도체 장치를 형성한다. 또한, 다층 프린트 배선판(16)은 내층 회로 기판(6) 위에 내층 회로(7), 절연 수지층(3) 및 외층 회로(10)가 형성되어 있고, 내층 회로(7)와 외층 회로(10)는 도체 포스트(13)를 통해 접속되어 있다. 또, 최외층은 솔더 레지스트(14)로 덮여 있다. 땜납 범프(19)는 주석, 아연, 은, 구리, 비스무트 등으로 이루어진 합금으로 구성되는 것이 바람직하다. 반도체 소자와 다층 프린트 배선판의 접속 방법은 플립 칩 본더 등을 이용해 기판 위의 접속용 전극부와 반도체 소자의 금속 범프의 위치 맞춤을 수행한 후, IR 리플로우 장치, 열판, 그 외 가열 장치를 이용해 땜납 범프를 융점 이상으로 가열하여, 기판 위의 다층 프린트 배선판과 땜납 범프를 용융 접합함으로써 접속한다. 또한, 접속 신뢰성을 좋게 하기 위하여, 미리 다층 프린트 배선판 위의 접속용 전극부에 땜납 페이스트 등, 비교적 융점이 낮은 금속의 층을 형성해 두어도 된다. 이 접합 공정에 앞서, 땜납 범프 및/또는 다층 프린트 배선판 위의 접속용 전극부의 표층에 플럭스를 도포함으로써 접속성을 향상시킬 수도 있다.
도 1A는 본 발명의 필름 부착 절연 수지 시트(절연 수지 시트 적층체)의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 1B는 본 발명의 금속박 부착 절연 수지 시트(절연 수지 시트 적층체)의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 필름 부착 절연 수지 시트(절연 수지 시트 적층체)를 이용한 다층 프린트 배선판을 제조하는 방법을 예시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 금속박 부착 절연 수지 시트(절연 수지 시트 적층체)를 이용한 다층 프린트 배선판을 제조하는 방법을 예시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 반도체 장치의 단면도이다.
부호의 설명
1 필름 부착 절연 수지 시트
2 금속박 부착 절연 수지 시트
3 절연 수지층
4 필름
5 금속박
6 내층 회로 기판
7 내층 회로
10 외장 회로
11 개구부
12 개구부
13 도체 포스트
14 솔더 레지스트
15 반도체 장치
16 다층 프린트 배선판
17 접속용 전극부
18 반도체 소자
19 땜납 범프
20 액상 봉지 수지
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 설명하겠으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
(1) 바니시의 조정
노볼락형 시아네이트 수지(론더 재팬사제, 프리마 세트 PT-30, 중량 평균 분자량 7.0×102) 35.0 중량부, 비페닐디메틸렌형 에폭시 수지(일본 화약사제, NC-3000, 에폭시 당량 275, 중량 평균 분자량 2.0×103) 25.0 중량부, 페녹시 수지(재팬 에폭시 레진사제, jER4275, 중량 평균 분자량 6.0×104) 5.0 중량부, 이미다졸 화합물(시코쿠화성공업사제, 큐아졸 1B2PZ(1-벤질-2-페닐이미다졸) 0.1 중량부를 메틸에틸 케톤에 용해시켰다. 여기에, 제1 계면활성제로 아크릴산 부틸과 아크릴산 2-에틸-헥실을 함유하는 아크릴계 계면활성제(빅케미·재팬사제, BYK-361N)를 수지에 대해 2.8 중량부 분산시켰다. 추가로, 무기 충전재/구상 용융 실리카(아드마텍스사제, S0-25R, 평균 입자 지름 0.5 ㎛) 32.0 중량부와 커플링제/에폭시실란 커플링제(GE 토시바 실리콘사제, A-187) 0.1 중량부를 첨가하고, 고속교반장치를 이용해 10분간 교반하여, 고형분 50 중량%의 수지 바니시를 조제하였다.
(2) 필름 부착 절연 수지 시트의 제조
상기에서 얻어진 수지 바니시를 캐리어 필름으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(미츠비시 화학 폴리에스테르사제, SFB-38, 두께 38 ㎛, 폭 480 ㎜)을 이용해 콤마 코터 장치를 이용하여 건조 후의 절연 수지층의 두께가 30 ㎛가 되도록 도공 하고, 160℃에서 10분간 건조하여 필름 부착 절연 수지 시트를 제조하였다.
각 실시예 및 비교예에서 얻어진 필름 부착 절연 수지 시트를 이용한 다층 프린트 배선판의 제작에 대해 설명한다.
소정의 내층 회로가 양면에 형성된 내층 회로 기판의 표리에 상기에서 얻어진 필름 부착 절연 수지 시트의 절연 수지층을 내측으로 하여 겹쳐 맞추고, 이것을 진공 가압식 라미네이터 장치를 이용하여 온도 100℃, 압력 1 MPa로 진공 가열 가압 성형시키고, 그 후 열풍 건조 장치에서 170℃에서 60분간 가열 경화를 수행하여 다층 프린트 배선판을 얻었다.
또한, 내층 회로 기판은 하기의 것을 사용하였다.
·코어재: 할로겐 프리 FR-4재, 두께 0.4 ㎜
·도체층: 구리박 두께 18 ㎛, L/S=120/180 ㎛
·클리어런스 홀 1 ㎜φ, 3 ㎜φ, 슬릿 2 ㎜
·상하 회로의 층간 두께 20 ㎛(설계값)
다음에, 얻어진 다층 프린트 배선판에 대해 이하의 평가를 수행하였다. 평가 내용을 항목과 함께 나타낸다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112009041850113-PCT00003
1. 층간 두께
얻어진 다층 프린트 배선판의 양단으로부터 4 ㎝를 빼내 8 ㎝ 간격으로 단면 관찰을 수행하고, 절연 수지층의 층간 두께(내층 회로의 상부에서 외층 회로의 하부까지)를 5점 측정하였다.
2. 성형성
얻어진 다층 프린트 배선판의 표면을 관찰하여 수지층의 성형성을 평가하였다. 각 부호는 이하와 같다.
○: 전체 샘플에 있어서 튕겨냄, 고르지 못함이 없이 양호한 것
×: 튕겨냄, 고르지 못함이 발생한 것
3. 땜납 내열 평가
PCT-121℃/100%, 2시간으로 전처리한 후, 260℃의 땜납 욕에 30초 침지시켜 팽창의 유무를 평가하였다. 또한, 얻어진 다층 프린트 배선판 50 ㎜ 사방으로 절단, #1200 연마지로 단면 연마한 것을 3개 준비하여 샘플로 하였다.
각 부호는 이하와 같다.
○: 전체 샘플에 있어서 팽창 발생 없이 양호한 것
×: 1개라도 팽창이 발생한 것
4. 절연 신뢰성
필름 부착 절연 수지 시트를 이용하여 내외층에 도체 간격 50 ㎛의 빗 모양 패턴을 갖는 절연 신뢰성 시험용의 4층 프린트 배선판을 제작하고, 이들의 절연 저항을 자동 초절연 저항계(ADVANTEST사제)로 측정한 후, HAST-130℃/85%의 분위기 중에서 직류 전압 50 V를 인가, 96시간 경과 후의 절연 저항을 측정하였다. 측정시의 인가 전압은 100 V에서 1분으로 하고, 절연 저항이 1×109 Ω 이상인 것을 합격으로 하였다.
각 부호는 이하와 같다.
○: 절연 저항이 1×109 Ω 이상인 것
×: 절연 저항이 1×109 Ω 미만인 것
실시예 2∼4, 비교예 1∼2는 표 1에 따라 배합한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 수지 바니시를 조제하고, 필름 부착 절연 수지 시트, 다층 프린트 배선판을 제작해 평가하였다. 또한, 표 1의 YX-8100 H30은 페녹시 수지(재팬 에폭시 레진사제, 중량 평균 분자량 3.0×104), 폴리아크릴산 부틸, 폴리아크릴산 2-에틸-헥실은 칸토 화학사제의 아크릴계 계면활성제이며, F-470은 불소계 계면활성제(대일본 잉크 화학공업사제)이다.
5. 표면 거칠기 평가
표면 거칠기(Ra, Rz)를 비접촉형 3차원광 간섭식 표면 조도계로 측정하였다(일본 비코사제, WYK0 NT1100). 또한, 평가 샘플은 실시예 1 및 비교예 1의 절연 수지 시트 적층체를 이용하였다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112009041850113-PCT00004
절연 수지 시트의 절연 수지층의 표면 거칠기와 땜납 내열 평가 시험에서의 보이드의 발생량은 상관이 있으며, 표면 거칠기가 작을수록 절연 수지 시트가 균일하게 유동하여 도체 회로를 균일하게 매립하고, 그리고 절연 수지층을 균일하게 형성성할 수 있기 때문에 보이드 발생량이 작고, 땜납 내열성이 높은 경향이 있다.
표 2의 결과로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1의 절연 수지 시트 적층체 절연 수지층의 표면 거칠기는 비교예 1의 절연 수지층의 표면 거칠기에 대해 1/3 정도로 낮고, 평활성이 높기 때문에 땜납 내열성이 뛰어나다.
이와 같이 평활성이 높은(표면 거칠기가 낮은) 것으로부터, 땜납 공정에 제공했을 경우, 실시예 1의 평가 샘플은 비교예 1의 평가 샘플에 대해 보이드 발생량이 작고, 따라서 표 1의 결과가 나타내는 바와 같이 절연 수지층과 도체 회로 사이의 높은 밀착성, 나아가서는 높은 절연 신뢰성을 얻을 수 있다고 생각된다.
<실시예 6>
절연 수지층을 형성하는 방법을 필름 위에서가 아니라 12 ㎛ 구리박 위에서 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
<실시예 7>
절연 수지층을 형성하는 방법을 필름 위에서가 아니라 캐리어 박이 부착된 3 ㎛의 극박 구리박 위에서 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
<실시예 8>
수지 조성물을 유리 섬유포(IPC 품번, #1015)에 함침하고, 필름 위에 온도 125℃, 압력 0.5 MPa에서 부착시켜 적층한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하였다.
표 1로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1∼8에 대해서는 두께 오차±10 미만의 균일한 절연층의 두께가 확인되었다. 또, 성형성 및 땜납 내열이 뛰어나고, 다층 프린트 배선판은 높은 절연 신뢰성을 얻을 수 있었다.
비교예 1은 절연 수지층의 층간 두께가 실시예에 뒤떨어져 오차가 컸다. 이것은 미소한 튕겨냄이나 고르지 못함이 발생하기 때문에 성형성에 문제가 있었다. 그 때문에 다층 프린트 배선판의 절연 신뢰성에 관해서도, 절연 신뢰성 시험에서 저항값이 저하하여 절연성이 뒤떨어지는 결과가 되었다.
또, 표 2로부터 분명한 바외 같이, 절연 수지 시트 적층체의 절연 수지층이 불균일하기 때문에, 도체 회로에 대한 성형성이 불충분한 것이 원인이었다. 비교예 2는 필름에 도공하는 시점에서 큰 튕겨냄이 발생하여, 성막하는 것 자체가 곤란하였다. 그 때문에 다층 프린트 배선판의 절연 신뢰성에 관해서도, 절연 신뢰성 시험에서 저항값이 저하하여 절연성이 뒤떨어지는 결과가 되었다. 이것은, 도체 회로에 대한 성형성이 불충분한데다가 불소계 계면활성제이기 때문에 도체 회로와의 밀착성이 저하하여 박리하고 있었던 것이 원인이었다.
본 발명에 의하면, 절연 수지층의 두께가 균일하고, 미세 배선 가공에 적합한 다층 프린트 배선판에 이용되는 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트를 제공할 수 있다. 또, 상기 필름 또는 금속박 부착 절연 수지 시트로 이루어진 절연 신뢰성이 뛰어난 다층 프린트 배선판을 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. 수지 조성물로 이루어진 절연 수지층을 필름 또는 금속박 위에 형성하여 이루어진 절연 수지 시트 적층체로서, 상기 수지 조성물이 아크릴계 계면활성제를 포함하는 것인 것을 특징으로 하는 절연 수지 시트 적층체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크릴계 계면활성제는 아크릴산 부틸, 폴리아크릴산 부틸, 아크릴산 부틸과 아크릴산 2-에틸-헥실의 공중합체, 아크릴산 2-에틸-헥실 및 폴리아크릴산 2-에틸-헥실로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1 종류 이상인 절연 수지 시트 적층체.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 아크릴계 계면활성제는 아크릴산 부틸을 아크릴계 계면활성제 중에 50 중량% 이상 포함하는 것인 절연 수지 시트 적층체.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 아크릴계 계면활성제는 상기 수지 조성물 중에 0.1∼10 중량% 포함되는 것인 절연 수지 시트 적층체.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 수지 조성물은 에폭시 수지를 포함하는 것인 절연 수지 시트 적층체.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 아릴알킬렌형 에폭시 수지인 절연 수지 시트 적층체.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 수지 조성물은 무기 충전재를 포함하는 것인 절연 수지 시트 적층체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 무기 충전재는 구상 용융 실리카인 절연 수지 시트 적층체.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 수지 조성물은 페놀계 경화제 및/또는 이미다졸 경화제를 포함하는 것인 절연 수지 시트 적층체.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 수지 조성물은 페녹시 수지를 포함하는 것인 절연 수지 시트 적층체.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 수지 조성물은 시아네이트 수지 및/또는 그 프레폴리머를 포함하는 것인 절연 수지 시트 적층체.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 절연 수지 시트 적층체의 필름은 내열성을 갖는 열가소성 수지 필름인 절연 수지 시트 적층체.
  13. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 절연 수지 시트 적층체의 금속박은 구리박 또는 알루미늄박인 절연 수지 시트 적층체.
  14. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 절연 수지 시트 적층체의 금속박은 서로 박리 가능하게 적층된 두께가 상이한 2층의 금속박으로 이루어지고, 두께가 얇은 극박 금속박 측에 상기 절연 수지층이 형성되어 있는 절연 수지 시트 적층체.
  15. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 절연 수지층의 두께는 50 ㎛ 이하인 절연 수지 시트 적층체.
  16. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 절연 수지층은 기재를 포함하는 것인 절연 수지 시트 적층체.
  17. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 절연 수지 시트 적층체를 적층하여 이루어진 다층 프린트 배선판.
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