KR20100039810A - 칩 ｌｅｄ 패키지에 적용가능한 기판 - Google Patents

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창보 심
도요나리 이토
사토시 오카모토
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 칩 LED 패키지(chip LED package)에서 적용가능한 기판을 제공하고, 기판은 전도층, 절연층 및 열 소산 평판(heat-dissipation plate)을 이 순서 대로 갖고, 절연층은 용매 중에 용해가능한 액정 폴리에스테르 및 및 무기 섬유 및/또는 유기 섬유를 포함한 시이트를 포함한다. 기판은 표면 방향에서 절연층의 작은 선형 팽창 계수를 가지며, 그리고 실제적인 열 저항성을 가지면서 칩 LED 패키지의 제조에 극히 유용하다.
칩 LED 패키지

Description

칩 ＬＥＤ 패키지에 적용가능한 기판{SUBSTRATE APPLICABLE IN CHIP LED PACKAGE}
본 발명은 칩 LED 패키지에 적용가능한 기판 및 그 기판을 사용한 칩 LED 패키지에 관한 것이다.
최근에, 외관, 조작성, 및 가시성과 같은 부가 가치가 휴대폰 또는 카메라-통합된 유형 VTR과 같은 전자 장치 상에 실장되는 디스플레이에서 요구되거 있다. 이러한 이유로, 그 발광 장치의 광원으로서, 고 시각 효과을 생성하며 그리고 적은 전력 소모와 함께 작은 스케일(scale)를 갖는 LED(light emitting diode)가 중요한 것으로 간주되고 있다. 현재까지, LED를 사용하는 발광 장치에서, 불릿형(bullet-type) LED가 주로 사용되어 오고 있다. 그러나, 전자 장치의 추가적인 스케일 감소 또는 두께 감소를 충족하기 위해서, 기판 표면 상에 실장된 LED를 갖는 칩 LED 패키지의 사용이 증가하고 있다.
그러한 칩 LED 패키지에서 사용된 기판으로서, 프리프레그(prepreg)(열경화성 수지에 의해 함침된 시이트-형태 유리 섬유 베이스 재료)를 절연층으로서 사용하며 그리고 그 프리프레그 상에 구리 호일을 프레싱 및 라미네이팅함으로써 수득 되는 라미네이트 평판(laminate plate)이 사용된다. 예를 들면, 일본 특허 출원 공개(JP-A) 번호 2006-316173에는 고리 지방족 에폭시 수지 및 절연층으로서 시이트-형태 유리 섬유 베이스 재료에 의해 형성된 프리프레그를 사용하는 기판이 제안되어 있다.
그러나, 칩 LED 패키지가 JP-A 번호 2006-316173에 개시된 기판을 사용하여 제조되는 경우, 칩 LED 패키지의 신뢰성이 반드시 만족스러운 것이 아니다.
본 발명자 등은 그 원인에 대한 열성적인 연구를 하고, 그 결과로서, 절연층을 위한 그러한 에폭시 수지를 사용하는 기판에서, 기판 표면에 대한 평형한 방향을 따른 절연층의 선형 팽창 계수(이후에는 "표면 방향에 따른 선형 팽창 계수"라고 칭함)가 비교적 크고, 따라서 칩 LED 패키지의 조작에 수반되는 열 발생에 의해 LED 실장 부분에 미치는 유효한 효과를 아마도 부여한다는 점을 분명하게 이해하게 되었다. 추가로, 훨씬 더 나쁜 경우에서, LED 자체가 기판으로부터 벗겨지는다는 점에서 문제가 되어 오고 있다. 또한, 칩 LED 패키지의 제조시, LED는 일반적으로 땜납의 사용에 의해 기판 상에 실장된다. 따라서, 열 저항성(땜납 저항성)이 또한 그 기판에서 강력하게 필요하게 된다.
그러므로, 본 발명의 목적 중 하나는 표면 방향에서 절연층의 보다 작은 선형 팽창 계수를 가지며, 그리고 실제적인 열 저항성을 가지면서 칩 LED 패키지에서 극히 유용한 기판을 제공하는 것이다.
본 발명은 칩 LED 패키지에서 적용가능한 기판을 제공하며, 기판은 전도층, 절연층 및 열 소산 평판을 이 순서 대로 갖고, 절연층은 용매 중에 용해가능한 액정 폴리에스테르 및 무기 섬유 및/또는 유기 섬유를 포함한 시이트로 이루어져 있다.
본 발명은 또한 상기 설명된 기판 및 발광 다이오드(LED)를 포함하는 칩 LED 패키지를 제공한다.
본 발명의 기판은 실제적으로 충분한 열 저항성을 가지면서 (공지의 절연층과 비교하여) 표면 방향에서 절연층의 보다 작은 선형 팽창 계수를 갖는 특징을 갖는다. 그러므로, 기판은 칩 LED 패키지를 제조하는데 극히 유용하며, 그 결과로 신뢰성이 매우 우수한 칩 LED 패키지를 제공하게 된다. 추가로, 본 발명의 기판을 사용하는 칩 LED 기판이 구비된 발광 장치는 특히 높은 신뢰성을 갖기 때문에 산업적으로 극히 유용하다.
칩 LED 패키지는 전형적으로 발광 다이오드(LED)가 기판 상에 실장될 수 있는 방식으로 제조된다. 본 발명에서 칩 LED 패키지에서 적용가능한 기판은 전도층, 절연층 및 열 소산 평판을 갖는다. 예를 들면, 기판은 전도층, 절연층 및 열 소산 평판을 이 순서 대로 라미네이팅함으로써 형성될 수 있다. 절연층은 용매 중에 용해가능한 액정 폴리에스테르 및 무기 섬유 및/또는 유기 섬유로 이루어진 시이트를 사용하여 제조될 수 있다.
이후, 본 발명의 바람직한 실시양태 및 그 실시양태를 제조하는 방법이 설명된다. 필요에 따라 도면을 참조하지만, 동일 구성 요소는 동일한 기호로 표시되고, 그 중복 설명은 생략된다. 또한, 도면에서 구성 요소의 치수 등은 도면에서 단순성을 위해서 임의적이다.
< 액정 폴리에스테르 >
본 발명에서 사용된 액정 폴리에스테르는 용융 시점에서 광학 이방성 특성을 나타내는 특징 및 450℃ 이하의 온도에서 이방성 용융물을 형성하는 특징이 구비된 폴리에스테르를 의미한다. 본 발명에서 사용된 액정 폴리에스테르는 하기 화학식 (1)에 의해 나타내는 구조 단위 30.0 몰% 내지 45 몰%, 하기 화학식 (2)에 의해 나타내는 구조 단위 27.5 몰% 내지 35 몰% 및 하기 화학식 (3)에 의해 나타내는 구조 단위 27.5 몰% 내지 35 몰%를 함유하는 액정 폴리에스테르인 것이 바람직하고, 모든 양은 모든 구조 단위의 총량에 상대적인 것이다.
[화학식 1]
-0-Ar1-CO-
[화학식 2]
-CO-Ar2-C0-
[화학식 3]
-X-Ar3-Y-
화학식에서, Ar1은 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타내고, Ar2는 페닐렌기, 나프틸렌기, 또는 하기 화학식 (4)에 의해 나타내는 기를 나타내며, 그리고 Ar3은 페닐렌기 또는 하기 화학식 (4)에 의해 나타내는 기를 나타내고, X 및 Y는 각각 독립적으로 O 또는 NH를 나타내며, 방향족 고리 Ar1, Ar2 및 Ar3에 결합된 수소 원자 중 하나 이상은 각각 독립적으로 할로겐 원자, 알킬기 또는 아릴기에 의해 치환될 수 있다.
[화학식 4]
-Ar11-Z-Ar12-
화학식 (4)에서, Ar11 및 Ar12는 각각 독립적으로 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타내고, Z는 O, CO 또는 SO2를 나타낸다.
구조 단위 (1)은 방향족 히드록시카르복실산으로부터 유도된 구조 단위이고, 그 방향족 히드록시카르복실산의 예로는 파라히드록시벤조산, 메타히드록시벤조산, 2-히드록시-6-나프토산, 2-히드록시-3-나프토산, 1-히드록시-4-나프토산 등이 포함된다.
구조 단위 (2)는 방향족 디카르복실산으로부터 유도된 구조 단위이고, 그 방향족 디카르복실산의 예로는 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 1,5-나프탈렌디카르복실산, 디페닐에테르-4,4'-디카르복실산, 디페닐설폰-4,4'-디카르복실산, 디페닐케톤-4,4'-디카르복실산 등이 포함된다.
구조 단위 (3)은 방향족 디올, 페놀성 히드록실기를 갖는 방향족 아민, 또는 방향족 아민으로부터 유도된 구조 단위이다. 그 방향족 디올의 예로는 히드로귀논, 레조르시놀, 비스(4-히들고시페닐) 에스테르, 비스(4-히드록시페닐) 케톤, 비스(4-히드록시페닐) 설폰 등이 포함된다.
페놀성 히드록실 기를 갖는 방향족 아민의 예로는 p-아미노페놀, 3-아미노페 놀 등이 포함된다. 방향족 디아민의 예로는 1,4-페닐렌디아민, 1,3-페닐렌디아민 등이 포함된다.
본 발명에서 사용된 액정 결정 폴리에스테르는 용매 중에 용해가능하다. 용매 중에서 용해가능한 그러한 특성은 그것이 50℃의 온도에서 1 중량% 이상의 농도로 용매 중에 용해된다는 것을 의미한다. 이러한 경우, 용매는 나중에 언급된 용액 조성물의 제조에 사용된 적당한 용매들 중 임의의 하나 유형이고, 이의 상세한 설명은 나중에 제시된다.
용매 중에 용해가능한 그러한 액정 폴리에스테르는 페놀성 히드록실 기를 갖는 방향족 아민 및/또는 방향족 디아민으로부터 유도된 구조 단위를 구조 단위 (3)으로서 함유하는 액정 폴리에스테르인 것이 바람직하다. 즉, 구조 단위 (3)는 X와 Y 중 하나 또는 양자가 NH인 구조 단위를 포함하는 것이 바람직하다. 실질적으로 모든 구조 단위 (3)은 하기 화학식 (3')에 의해 나타내는 구조 단위(이후에는 구조 단위(3')라고 칭함)인 것이 보다 바람직하다.
[화학식 3']
-X-Ar3-NH-
화학식 (3')에서, Ar3 및 X는 상기 설명된 의미와 동일한 의미를 갖는다.
구조 단위 (3)으로서 구조 단위 (3')를 갖는 액정 폴리에스테르는 용매에 대하여 보다 매우 우수한 용해도를 가지며, 이로써 또한 나중에 언급된 용액 조성물을 사용하는 절연층의 제조를 더욱더 용이하게 하는 이점을 제공한다.
구조 단위 (1)은 30 몰% 내지 45 몰%의 범위, 보다 바람직하게는 35 몰% 내지 40 몰%의 범위로 함유되는 것이 바람직하며, 몰%는 모든 구조 단위의 총량에 상대적인 것이다. 구조 단위 (1)을 그러한 몰 분율 비율로 구조 단위 (1)를 함유하는 액정 폴리에스테르는 액정 결정화도를 충분히 유지하면서 용매에 대하여 보다 매우 우수한 용해도를 갖는 경향이 있다. 추가로, 또한 구조 단위 (1)를 유도하는 방향족 히드록시카르복실산의 수득성을 고려하여, 방향족 히드록시카르복실산은 파라히드록시벤조산 및/또는 2-히드록시-6-나프토산인 것이 바람직하다.
구조 단위 (2)는 27.5 몰% 내지 35 몰%의 범위, 보다 바람직하게는 30 몰% 내지 32.5 몰%의 범위로 함유되는 것이 바람직하고, 몰%는 모든 구조 단위의 총량에 상대적인 것이다. 그러한 몰 분율 비율로 구조 단위 (2)를 함유하는 액정 폴리에스테르는 액정 결정화도를 충분하게 유지하면서 용매에 대한 보다 매우 우수한 용해도를 갖는 경향이 있다. 추가로, 구조 단위 (2)를 유도하는 방향족 디카르복실산의 수득성을 고려하여, 방향족 디카르복실산은 테레프탈산, 이소프탈산, 및 2,6-나프탈렌카르복실산으로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상 종류인 것이 바람직하다.
구조 단위 (3)은 모든 구조 단위의 총량에 상대적인 30 몰% 내지 32.5 몰%의 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 구조 단위 (3)을 그 범위로 설정하는 것은 액정 결정 폴리에스테르의 용매-용해도를 추가 개선시킬 수 있다.
또한, 수득된 액정 폴리에스테르가 고 액정 결정화도를 나타내기 위해서, 구조 단위 (2)와 구조 단위 (3)의 몰비는 [구조 단위 (2)]/[구조 단위 (3)]의 측면에 서 0.9/1 내지 1/0.9의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
다음은 액정 폴리에스테르를 제조하는 방법이 요약 설명된다.
액정 폴리에스테르는 다양한 공지 방법에 의해 제조될 수 있다. 적합한 액정 폴리에스테르인, 구조 단위 (1), 구조 단위 (2) 및 구조 단위 (3)로 이루어진 액정 폴리에스테르를 제조할 때, 이들 구조 단위를 유도하는 단량체를 에스테르 형성/아미드 형성 유도체로 전환시키며, 그리고 이후에는 그 유도체를 중합하여 액정 폴리에스테르를 생성시키는 방법이 조작 편리성 때문에 바람직하다.
상기 설명된 에스테르-형성/아미드-형성 유도체가 예를 들어 설명된다. 카르복실기를 갖는 단량체, 예컨대 방향족 히드록시카르복실산 또는 방향족 디카르복실산의 에스테르 형성/아미드 형성 유도체로서, 그 예로는 카르복실기가 고 반응 활성을 갖는 기, 예컨대 할로포르밀기 또는 아실옥시카르보닐기가 되어 폴리스테르 또는 폴리아미드를 발생시키는 반응을 촉진하도록 산 클로라이드 또는 산 언히드라이드를 형성하는 것들, 카르복실기가 에스테르 교환 또는 아미드 교환 반응에 의해 폴리에스테르 또는 폴리아미드를 발생시키도록 알콜 또는 에틸렌 글리콜과 함께 에스테르를 형성하는 것들 등이 포함된다.
페놀성 히드록실기를 갖는 단량체, 예컨대 방향족 히드록시카르복실산 또는 방향족 디올의 에스테르-형성/아미드-형성 유도체의 예로는 페놀성 히드록실기가 에스테르 교환 반응에 의해 폴리에스테르 또는 폴리아미드를 발생시키도록 카르복실산과 에스테르를 형성하는 것들 등이 포함된다.
또한, 아미노기를 갖는 단량체, 예컨대 방향족 디아민의 아미드-형성 유도체 의 예로는 아미노기가 아미드 교환 반응에 의해 폴리아미드를 형성하도록 카르복실산과 아미드를 형성하는 것들이 포함된다.
이들 중 특히, 액정 폴리에스테르를 보다 용이하게 제조하기 위해서, 방향족 히드록시카르복실산 및 페놀성 히드록실기 및/또는 아미노기를 갖는 단량체, 예컨대 페놀성 히드록실기를 갖는 방향족 디올 또는 방향족 아민 또는 방향족 디아민을 지방산 무수물로 아실화하여 에스테르 형성/아미드 형성 유도체(아실화된 생성물)를 형성시키며, 그리고 이후에는 그 형성물을 중합하여 아실화된 생성물의 아실 기와 카르복실기를 갖는 단량체의 카르복실기가 액정 폴리에스테르를 생성하도록 에스테르 교환/아미드 교환을 발생시키는 방법이 특히 바람직하다.
액정 폴리에스테르를 제조하는 그러한 방법은, 예를 들면 일본 특허 출원 공개(JP-A) 2002-220444에 또는 일본 특허 출원 공개(JP-A) 번호 2002-146003에 개시되어 있다.
아실화에서, 지방산 무수물의 사용량은 페놀성 히드록실기 및 아미노기의 총량에 상대적인, 1 내지 1.2 몰 배 당량(multiple equivalent)이 바람직하고, 1.05 내지 1.1 몰 배 당량이 보다 바람직하며, 이들 양은 페놀성 히드록실기 및 아미노기의 총량에 상대적인 것이다. 지방산 무수물의 첨가량이 1 몰 배 당량 미만인 경우, 아실화 생성물 및 공급원 물질 단량체는 중합 시점에서 승화되어 반응 시스템을 닫게 하는 경향이 있다. 지방산 무수물의 첨가량이 1.2 몰 배 당량을 초과하는 경우, 얻어진 액정 폴리에스테르의 착색이 상당하게 되는 경향이 있다.
아실화는 5 분 내지 10 시간 동안 130 내지 180℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하며, 10 분 내지 3 시간 동안 140℃ 내지 160℃의 온도에서 수행하는 것이 보다 바람직하다.
가격 및 취급 특성을 고려하여, 아실화에 사용된 지방산 무수물은 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 부티르산 무수물, 이소부티르산 무수물 또는 이들로부터 선택된 2 이상의 종류로 된 혼합물인 것이 바람직하고, 아세트산 무수물인 것이 특히 바람직하다.
아실화에 후속되는 중합은 130℃ 내지 400℃의 온도에서 0.1-50℃/분의 비율로 그 온도를 상승시킴으로써 수행하는 것이 바람직하고, 150℃ 내지 350℃의 온도에서 0.3-5℃/분의 비율로 그 온도를 상승시킴으로써 수행하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 중합에서, 아실화된 생성물의 아실기는 카르복실기의 0.8 내지 1.2 몰 배 당량인 것이 바람직하다.
아실화 및/또는 중합의 시점에서, 평행 이동을 허용하기 위해서, 부산물로서 발생된 지방산 도는 미반응된 지방산 무수물을 증발 등에 의해 그 시스템으로부터 제거하는 것이 바람직하다.
여기서, 아실화 및 중합은 촉매의 존재 하에서 수행할 수 있다. 그 촉매는 폴리에스테르의 중합을 위한 촉매로서 통상적으로 알려져 있는 것일 수 있으며, 그리고 예를 들면 금속 염 촉매, 예컨대 마그네슘 아세테이트, 주석(II) 아세테이트, 테트바부틸티타네이트, 납 아세테이트, 나트륨 아세테이트, 칼륨 아세테이트 또는 안티몬 트리옥사이드, 또는 유기 화합물 촉매, 예컨대 N,N-디메틸아미노피리딘 또 는 N-메틸이미다졸 등일 수 있다.
이들 촉매 중, 2개 이상의 질소 원자를 갖는 헤테로 고리 화합물, 예컨대 N,N-디메틸아미노피리딘 또는 N-메틸이미다졸이 바람직하게 사용된다(일본 특허 출원 공개(JP-A) 번호 2002-146003 참조).
촉매는 전형적으로 단량체와 동시적으로 도입될 수 있으며, 아실화 후에 반드시 촉매를 제거할 필요가 없다. 촉매가 제거되지 않는 경우, 공정은 아실화에서 중합으로 직접 진행될 수 있다.
그러한 중합에 의해 수득된 액정 폴리에스테르가 본 발명에서 그 자체로서 사용될 수 있다. 그러나, 열 저항성 또는 액정 결정화도의 특성을 추가 개선시키기 위해서, 보다 높은 중합도를 달성하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 보다 높은 중합도를 달성하기 위해서, 고체 상 중합을 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 고체 상 중합과 관련된 일련의 조작이 설명된다. 상기 설명된 중합에 의해 수득되며 그리고 비교적 낮은 분자량을 갖는 액정 폴리에스테르를 취하고 분쇄하여 분말 형태 또는 플레이크 형태를 갖도록 한다. 이어서, 분쇄된 액정 폴리에스테르는 고체 상 상태에서 1시간 내지 30 시간 동안 20℃ 내지 350℃의 범위 내에서 질소와 같은 불활성 기체의 대기 중에서 열 처리를 수행하며, 이로써 고체 상 중합을 수행할 수 있다. 고체 상 중합은 교반하면서 수행할 수 있거나 또는 교반 없이 조용히 계속 방치하는 상태로 수행할 수 있다. 여기서, 나중에 언급된, 적합한 유동화 개시 온도를 갖는 액정 폴리에스테르를 수득한다는 관점에서, 고체 상 중합에 적합한 조건은 상세히 설명된다. 반응 온도는 210℃를 초과하는 것이 바람직하고, 220℃ 내지 350℃의 범위 내에 존재하는 것이 보다 바람직하다. 반응 시간은 1 시간 내지 10 시간으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용된 액정 폴리에스테르로서, 유동화 개시 온도가 250℃ 이상인 경우, 전도층과 절연층 간의 접착성이 용이하게 수득될 수 있도록, 그리고 접착성이 나중에 언급된 기판의 박막 처리에 의해 현저하게 감소하지 않도록, 효과가 나타난다. 본원에 사용된 유동화 개시 온도는 액정 폴리에스테르의 용융 점도가 유동 시험기에 의한 용융 점도의 평가에서 9.8 Mpa의 압력 하에 4800 Paㆍs 이하가 되는 온도를 의미한다. 본원에서, 이러한 유동화 개시 온도는 액정 폴리에스테르의 분자량의 표준으로서 해당 기술 분야의 당업자에 잘 알려져 있다("Liquid Crystal Polymer Synthesis, Molding, and Application", edited by Naoyuki, KOIDE, pp. 95-105, CMC, issued on June 5, 1987).
액정 폴리에스테르의 유동화 개시 온도는 250℃ 이상 및 300℃ 이하인 것이 바람직하다. 유동화 개시 온도가 300℃ 이하인 경우, 용매에 대한 액정 폴리에스테르의 용해도가 개선되고, 게다가 나중에 언급된 용액 조성물이 수득되는 경우, 그 점도는 현저하게 커지지 않으므로, 용액 조성물의 취급 특성은 우수해지는 경향이 있다. 이러한 관점에서, 260℃ 이상 내지 290℃ 이하의 유동화 개시 온도를 갖는 액정 폴리에스테르가 더욱더 바람직하다. 본원에서, 액정 폴리에스테르의 유동화 개시 온도를 그러한 적합한 온도 범위 내에서 존재하도록 제어하기 하기 위해서, 상기 설명된 고체 상 중합의 중합 조건은 적절히 최적화될 수 있다.
< 용액 조성물 >
본 발명의 기판을 구성하는 절연층을 수득하기 위해서, 액정 폴리에스테르 및 용매를 함유하는 용액 조성물, 특히 액정 폴리에스테르를 용매 중에 용해시킴으로써 수득된 용액 조성물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 설명된 적합한 액정 폴리에스테르, 특히 구조 단위 (3')을 함유하는 액정 폴리에스테르가 액정 폴리에스테르로서 사용되는 경우, 그 액정 폴리에스테르는 할로겐 원자를 함유하지 않은 비양성자성 용매에 대한 충분한 용해도를 나타낸다.
본원에서, 할로겐 원자를 함유하지 않은 비양성자성 용매는, 예를 들면 에테르 계열 용매, 예컨대 디에틸 에테르, 테트라히드로푸란, 또는 1,4-디옥산, 케톤 계열 용매, 예컨대 아세톤 또는 사이클로헥산온, 에스테르 계열 용매, 예컨대 에틸 아세테이트, 락톤 계열 용매, 예컨대 γ-부티로락톤, 카보네이트 계열 용매, 예컨대 에틸렌 카보네이트 또는 프로필렌 카보네이트, 아민 계열 용매, 예컨대 트리에틸아민 또는 피리딘, 니트릴 계열 용매, 예컨대 아세토니트릴 또는 숙신노니트릴, 아미드 계열 용매, 예컨대 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 테트라메틸우레아 또는 N-메틸피롤리돈, 니트로 계열 용매, 예컨대 니트로메탄 또는 니트로벤젠, 설퍼 계열 용매, 예컨대 디메틸 설폭사이드 또는 설포란, 인 계열 용매, 예컨대 헥사메틸인산 아미드 또는 트리-n-부틸인산 등일 수 있다. 본원에서, 상기 설명된 액정 폴리에스테르의 용매-용해도는 그것이 이들 용매로부터 선택된 하나 이상의 비양성자성 용매 중에 용해가능하다는 사실을 의미한다.
상기 설명된 바와 같은 비양성자성 용매가 용액 조성물 중에 사용되는 경우, 액정 폴리에스테르의 22 중량부 내지 50 중량부, 바람직하게는 22 중량부 내지 40 중량부가 비양성자성 용매의 100 중량부에 상대적으로 용해되는 것이 바람직하다. 용액 조성물에 상대적인 액정 폴리에스테르 함량이 그러한 범위 내에 있는 경우, 용액 조성물로 시이트를 함침시키는 효율은 프리프레그의 제조시에 우수하며, 두께 불균일성의 발생과 같은 불편이 함침후 건조에 의한 용매의 제거시 보다 덜 발생하기 쉽다.
또한, 상기 설명된 용액 조성물에, 액정 폴리에스테르를 제외한 수지의 한 종류 또는 2 이상의 종류, 예컨대 열가소성 수지, 예를 들면 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르 케톤, 폴리카보네이트, 폴리에테르 설폰, 폴리페닐 에테르 및 이의 변성 생성물, 또는 폴리에테르아미드, 글리시딜 메타크릴레이트와 폴리에틸렌의 공중합체에 의해 나타내는 탄성중합체, 또는 열경화성 수지, 예를 들면 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 또는 시아네이트 수지가 첨가될 수 있다. 그러나, 그러한 상이한 수지를 사용하는 경우에서도, 이들 상이한 수지는 용액 조성물에 사용된 용매에 대하여 용해가능한 것이 바람직하다.
또한, 상기 설명된 용액 조성물은, 이 조성물에 함유된 미세한 외래 물질을 제거하기 위해서, 필요에 따라 필터 등에 의해 여과될 수 있다.
< 무기 섬유 >
절연층은 시이트 및 액정 폴리에스테르 이외에도 무기 충전제를 함유하는 것이 바람직하다. 무기 충전제를 함유하는 그러한 절연층은, 절연층이 표면 방향에서 저하된 선형 팽창 계수를 갖는 경향이 있고 또한 열 전도도를 증가시켜 결과적으로 형성된 기판의 열 소산 특성을 개선시키는 경향이 있기 때문에, 바람직하다.
이러한 경우, 용액 조성물과 조합으로 무기 충전제를 사용함으로써, 수득된 절연층은 무기 충전제를 함유하도록 허용될 수 있다. 그러한 무기 충전제는, 예를 드면 실리카, 알루미나, 산화티탄, 바륨 티타네이트, 스트론튬 티타네이트, 수산화알루미늄, 또는 탄산칼슘일 수 있다. 표면 방향에서 선형 팽창 계수를 추가 감소시키는 관점에서, 산화규소 및/또는 산화알루미늄으로 이루어진 무기 충전제가 바람직하다. 그러한 무기 충전제는 실리카 및/도는 알루미나인 것이 바람직하다. 무기 충전제는 임의의 형상, 예컨대 입자 형태, 섬유 형태, 또는 플레이트 형태일 수 있다. 이용가능성 및 비용을 고려하여, 입자 형태의 것들이 바람직하다. 본원에서, 이러한 경우, 무기 충전제의 함량은 액정 폴리에스테르 및 무기 충전제의 총 중량을 기준으로 하여 5 중량% 내지 90 중량%인 것이 바람직하고, 10 중량% 내지 80 중량%인 것이 보다 바람직하다.
유기 충전제 또는 첨가제가 또한 무기 충전제 이외에도 사용될 수 있다. 그러한 유기 충전제 또는 첨가제의 종류 및 사용량은 본 발명의 목적을 상당히 악화시키지 않는 범위 내에 결정된다. 유기 충전제의 특정 예로는 열가소성 수지, 예컨대 경화된 에폭시 수지, 가교 결합된 벤조구안아민 수지, 가교 결합된 아크릴 중합체, 폴리아미드, 폴리에스테르 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르 케톤, 폴리카보네이트, 폴리에테르 설폰, 폴리페닐 에테르 및 이의 변성 생성물, 및 폴리에테르이미드로 이루어진 유기 충전제, 열경화성 수지, 예컨대 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 및 시아네이트 수지로 이루어진 유기 충전제 등이 포함된다. 또한, 첨 가제는 예를 들면 실란 커플링제, 항산화제, 자외선 흡수제 등일 수 있다.
< 무기 섬유 및/또는 탄소 섬유로 이루어진 시이트 >
본 발명에 사용된 시이트는 기체 투과성을 지닌 종이, 직물, 부직 천 시이트 등이며, 무기 충전제 및/또는 탄소 섬유로 이루어진다. 본원에서, 무기 섬유는 유리에 의해 나타내는 세라믹 섬유이며, 그 예로는 유리 섬유, 알루미나 계열 섬유, 규소 함유 세라믹 계열 섬유 등이 포함된다. 이들 중 특히, 유리 섬유로 주로 이루어진 시이트, 즉 사포(glass cloth)가 우수한 수득성 때문에 바람직하다.
사포로서, 알칼리 함유 유리 섬유, 비알칼리 유리 섬유 또는 저 유전 상수 유리 섬유로 이루어진 사포가 바람직하다. 또한, 사포를 구성하는 섬유로서, 유리 섬유 또는 탄소 섬유를 제외한 세라믹으로 이루어진 세라믹 섬유가 그 일부 내로 혼합될 수 있다. 또한, 사포를 구성하는 섬유는 커플링제, 예컨대 아미노실란 계열 커플링제, 에폭시실란 계열 커플링제, 또는 티타네이트 계열 커플링제를 사용하여 표면 처리를 수행할 수 있다.
이들 섬유로 이루어진 사포를 제조하는 방법으로서, 그 예로는 사포를 구성하는 섬유를 수 중 내로 분산시키고, 필요에 따라 사이징제, 예컨대 아크릴 수지를 첨가하며, 그리고 초지기로 종이를 제조한 후 부직 천을 수득하도록 건조시키는 방법, 또는 공지된 직조기를 사용하는 방법이 포함된다.
섬유를 직조하는 방법으로서, 평직(plain weave), 주자직(satin weave), 능직(twill weave), 나나코직(nanako weave) 등이 이용될 수 있다. 직조 밀도는 10- 100 번들/25 mm인 것이 바람직하다. 사포로서, 10 내지 300 g/m2의 단위 면적 당 질량을 갖는 것들이 사용되는 것이 바람직하다. 사포의 두께는 전형적으로 약 10-200 ㎛이고, 10-180 ㎛인 것이 바람직하다.
또한, 시장으로부터 용이하게 수득가능한 사포도 당연히 사용될 수 있다. 그러한 사포로서, 다양한 것들이 전자 부품의 절연 함침 베이스 재료로서 상업적으로 이용가능하며, 아사이 카세이 이-머터리얼 코포레이션, 니토 보세키 컴파니 리미티드, 아라사와 세이사쿠쇼 컴파니 리미티드 등으로부터 수득될 수 있다. 본원에서, 상업적으로 이용가능한 사포에 관하여, 그 예로는 바람직한 두께를 갖는 사포로서 IPC 명명의 측면에서 1035, 1078, 2116 및 7628이 포함된다.
< 기판의 제조 방법 >
본 발명의 기판의 절연층은 용매 중에 용해가능한 액정 폴리에스테르 및 상기 설명된 시이트(바람직하게는 사포), 예컨대 상기 예로 든 것들로부터 형성된 수지 함침된 베이스 재료(프리프레그)를 사용하여 제조되는 것이 바람직하다. 특히, 시이트를 용액 조성물로 함침시키고 이후에 용매를 제거함으로써 수득되는 프리프레그가 바람직하다. 액정 폴리에스테르 및 임의 기타 조성(필요한 경우), 예컨대 무기 충전제(이들 양자는 용매의 제거후 프리프레그에 부착됨)의 총량은 수득되는 프리프레그의 중량에 상대적인, 바람직하게는 30 중량% 내지 80 중량%, 보다 바람직하게는 40 중량% 내지 70 중량%이다.
본원에서, 시이트로서 적합한 사포를 사용하는 경우에서 기판을 제조하는 방 법이 설명된다.
용액 조성물으로 사포를 함침시키기 위해서, 용액 조성물로 적재된 침지 탱크를 제조하고 사포를 그 침지 탱크 내로 침지시킴으로써 전형적으로 수행할 수 있다. 본원에서, 부착된 액정 폴리에스테르 및 임의의 기타 조성의 상기 언급된 적합한 양은 사용된 용액 조성물의 액정 폴리에스테르 함량, 침지 탱크 내로 침지시키는 시간, 및 용액 조성물로 함침된 사포를 풀링 업(pulling up)하는 속도를 적절하게 최적화함으로써 용이하게 제어될 수 있다.
이러한 방식으로, 프리프레그는 용액 조성물로 함침된 사포로부터 용매를 제거함으로써 제조될 수 있다. 용매를 제거하는 방법은 특별하게 제한되어 있지 않으며, 하지만 조작에서의 편리성을 위하여, 용매의 증발에 의해 수행하는 것이 바람직하고, 또는 가열, 감압, 통풍 및 이들의 조합 방법이 사용된다. 또한, 프리프레그의 제조를 위해서, 열 처리는 용매 제거 후 추가 수행될 수 있다. 그러한 열 처리에 의해, 용매 제거후 프리프레그 내에 함유된 액정 폴리에스테르가 추가로 고도 중합합될 수 있다. 이러한 열 처리를 위한 처리 조건으로서, 그 예로는 불활성 기체 대기, 예컨대 질소 중에서 1 시간 내지 30 시간 동안 240℃ 내지 330℃에서 열 처리를 수행하는 방법이 포함된다. 본원에서, 개선된 열 저항성을 갖는 기판을 수득하는 관점에서, 이러한 열 처리를 위한 처리 조건은 그의 가열 온도가 250℃를 초과하고, 보다 바람지하게는 가열 온도가 260℃ 내지 320℃ 범위 내에 있도록 하는 것이 바람직하다. 열 처리의 처리 시간은 생산성의 측면에서 1 시간 내지 10 시간 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
이러한 방식으로 제조된 프리프레그에 관하여, JIS C6481 "인쇄 배선 판에 대한 구리-피복된 라미네이트 평판을 시험하는 방법(the method of testing a copper-clad laminate plate for a printed wiring boad)"에 따라 TMA(Thermal Mechanical Analysis) 장치(Seiko Instruments Inc. 제조)[온도 범위: 50℃ 내지 100℃]에 의해 측정된 바와 같은 표면 방향에서 선형 팽창 계수가 극히 작아진다. 그 선형 팽창 계수는 13 ppm/℃ 이하인 것이 바람직하고, 10 ppm/℃ 이하인 것이 보다 바람직하며, 9 ppm/℃ 이하인 것이 훨씬 더 바람직하다. 본원에서, 전형적으로, 그러한 프리프레그는 침전되지 않으므로, 표면 방향에서 선형 팽창 계수의 하한은 0 ppm/℃ 이상이다.
프리프레그가 극히 작은 선형 팽창 계수를 갖는 이유는 반드시 명백한 것은 아니다. 그러나, 본 발명자 등은 다음과 같이 추측한다. 무기 섬유 및/또는 우기 섬유로 이루어진 시이트가, 특히 용액 조성물로서, 용매-용해성 액정 폴리에스테르에 의해, 함침되는 경우, 용액 조성물은 시이트의 갭을 충분히 충전할 수 있다. 이러한 방식으로 수득되는 프리프레그에서, 공극 형상 결함이 프리프레그 내에서 형성되기 어렵게 되므로, 그것은 공극 형상 결함 내에 존재하는 기체 등의 팽창에 의해 거의 영향을 받지 않게 된다. 또한, 본 발명자 등은 시이트를 용액 조성물로서 용매 용해성 액정 폴리에스테르로 힘참시키는 방법에 의해 수득되는 프리프레그가, 액정 폴리에스테르를 용융시키고 시이트를 그 용융물로 함침시키는 용융 방법에 의해 수득되는 종래의 프리프레그와 비교할 때, 액정 폴리에스테르와 시이트를 형성하는 섬유 간의 우수한 접착성을 나타낸다. 그러한 함침에 관한 효율 및 접착성이 상승적으로 선형 팽창 계수를 감소시키는 것으로 추정된다.
다음, LED를 실장한 후, LED와 전기적으로 접속할 수 있는 인터커넥트(interconnect)를 형성하기 위한 전도층이 수득된 프리프레그의 한 표면 상에 형성되고, 외부에 대한 효율적인 LED의 조작시 발생된 열을 소산시키기 위한 열 소산 평판이 다른 표면 상에 라미네이팅됨으로써, 본 발명의 기판이 제조된다.
전도층은 매우 우수한 전기 전도도를 나타낸다는 측면에서 구리를 함유하는 것이 바람직하고, 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 것들이 바람직하다.
열 소산 평판은 구리 또는 알루미늄을 함유하는 것이 바람직하고, 즉 매우 우수한 열 소산 특성을 나타낸다는 측면에서 금속으로 이루어지고, 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 것이 바람직하다.
그러한 전도층 또는 열 소산 평판을 프리프레그 상에 라미네이팅하는 방법으로서, 그 예로는 구리를 함유하는 금속 호일(구리 호일 등)을 프리프레그 상에 라미네이팅하는 방법, 프리프레그의 상부를 미세 금속 입자(미세 구리 입자 등)로 코팅하는 방법 등이 포함된다.
금속 호일을 라미네이팅하는 방법으로서, 그 예로는 접착제를 사용하여 금속 호일을 프리프레그에 결합시키는 방법, 열적 프레싱으로 금속 호일을 프리프레그에 융합시키는 방법 등이 포함된다.
접착제가 사용되는 경우, 상업적으로 이용가능한 에폭시 수지 계열 접착제 또는 아크릴 계열 접착제가 사용될 수 있다.
또한, 열적 프레싱의 경우에서 처리 조건으로서, 그것은 사용하고자 하는 프 리프레그의 스케일 및 형상 또는 사용하고자 하는 금속 호일의 두께 또는 종류에 따라 적절히 최적화할 수 있지만, 그것은 진공 하에 열적 프레싱을 수행하는 것이 특히 바람직하다. 본원에서, 열적 프레싱의 경우에서 처리 조건에 관하여, 처리 온도 및 처리 압력은 수득된 라미네이트 본체가 우수한 표면 평활성을 나타낼 수 있도록 적절히 최적화하는 것이 바람직하다. 이러한 처리 온도의 경우, 열적 프레싱에서 사용된 프리프레그의 제조시 열 처리의 온도 조건은 기준점으로서 사용될 수 있다. 구체적으로, 프리프레그의 제조시 사용된 열 처리의 최대 온도가 Tmax[℃]라고 가정하면, 이 Tmax를 초과하는 온도에서 열적 프레싱을 수행하는 것이 바람직하고, Tmax + 5[℃] 또는 그 이상의 온도에서 열적 프레싱을 수행하는 것이 훨씬 더 바람직하다. 열적 프레싱에 관한 온도의 상한은 사용하고자 하는 프리프레그에 함유된 액정 폴리에스테르의 분해 온도보다 더 낮도록 선택되는 것이 바람직하다. 상한은 분해 온도보다 30℃ 이상 만큼 더 낮도록 선택되는 것이 바람직하다. 여기서, 본원에 언급된 분해 온도는 공지의 방법, 예컨대 열중량 감소 분석(thermogravimetric reduction analysis)에 의해 측정된다. 또한, 열적 프레싱의 처리 온도는 1 시간 내지 30 시간으로부터 선택되고, 프레싱 압력은 1 내지 30 MPa 중에서 선택된다.
또한, 미세 금속 입자, 특히 미세 구리 입자로 코팅하는 방법으로서, 도금법, 스크린 인쇄법, 스퍼터링법 등이 이용될 수 있다. 이들 중 특히, 도금법이 코팅 방법으로서 바람직하다. 구체적으로, 비전해 도금(nonelectrolyitic plating) 또는 전해 도금(electrolyitic plating)을 이용하는 것이 바람직하다.
추가로, 그러한 도금법에 의해 수득된 전도층의 특징을 추가 개선시키기 위해서, 도금 처리된 전도층은 추가 열 처리되는 것이 바람직하다. 그러한 열 처리를 위한 처리 조건에 관하여, 상기 설명된 열적 프레싱의 처리 조건으로서 설명된 조건과 동등한 조건이 채택된다.
상기 내용 중 특히, 적당한 물질을 갖는, 즉 구리를 함유하는 열 소산 평판 및 전도층의 제조를 고려하여, 전도층과 열 소산 평판을, 조작성을 고려하여 구리 호일의 사용으로 프리프레그 상에 라미네이팅하는 것이 바람직하다. 또한, 구리 호일의 사용은 비용 관점에서 유리하다.
여기서, 전도층 및 열 소산 평판을 라미네이팅하기 위한 구리 호일을 사용함으로써 기판을 제조하는 방법의 개요는 도 1(a) 및 도 1(b)을 참조하여 설명된다.
먼저, 상기 설명된 시이트(바람직하게는 사포)를, 용매-용해가능한 액정 폴리에스테르, 무기 충전제(바람직하게는 구상 실리카), 및 용매(바람직하게는 비양성자성 극성 용매)를 함유하는 용액 조성물로 함침시키고, 이어서 용매를 제거함으로써 생성되는 프리프레그(1A)가 제조된다.
이어서, 구리 호일(2A, 3A)이 그러한 프리프레그(1A)의 양면 상에 열적 프레싱에 의해 라미네이팅된다(도 1 (a)). 기판(10)이 그러한 열적 프레싱에 의해 수득된다(도 1(b)). 기판(10)에서, 프리프레그(1A) 내에 존재하는 액정 폴리에스테르가 열적 프레싱에서 수반된 열 처리에 의해 중합됨으로써, 보다 고도로 중합되는 액정 폴리에스테르가 구비된 절연층(1)을 형성하게 된다. 기판(10)에 라미네이팅된 구리 호일(2A, 3A)에 관하여, 하나는 전도층이고, 나머지 다른 하나는 열 소산 평판이다.
< 칩 LED 패키지의 제조 >
다음, 상기 설명된 바와 같이 수득되는 기판(10)의 사용으로 칩 LED 패키지를 제조하기 위한 단계의 개요가 도 2(c) 내지 도 2(e)를 참조하여 설명된다.
먼저, LED를 실장하기 위한 영역(R)은 박막 처리로 수행하여 박막 처리된 기판(20)을 수득하게 된다(도 2(c)). 이러한 영역(R) 상에서 박막 처리를 수행하기 위해서, 드릴링 처리 또는 레이저 처리가 채택된다. 여기서, 그러한 영역(R) 상에서 박막 처리의 수행시, 박막 부분이 열 소산 평판(3B)에 도달하지 않도록 주의해야 한다.
구리 호일(2B, 3B)이 이러한 방식으로 수득된 박막 처리 기판(20)의 양면 상에 도금 등에 의해 추가 침착됨으로써, 도금 형성된 기판(30)을 수득하게 된다(도 2(d)).
이어서, 인터커넥트(4)가 구리 호일(2A) 및 구리 층(2B)으로 이루어진 전도층(2)에서 형성된다(도 2(e)). 전형적으로, 에칭(처리)가 그러한 인터커넥트를 형성하는데 사용된다. 먼저, 마스킹이 수행되어 인터커낵트의 패턴이 선결정된 패턴이 된다. 마스킹된 구리 호일 부분에서 그리고 마스킹 안된 구리 호일 부분에서, 후자 구리 호일 부분은 습식 방법(화학 약품 처리)이라고 칭하는 에칭 공정에 의해 제거된다. 이러한 에칭 공정에 사용된 화학 약품으로서, 그 예로는 염화제2철의 수용액이 포함된다. 또한, 마스킹의 경우, 상업적 에칭 레지스트 또는 건조 필름이 사용될 수 있다.
이어서, 에칭 레지스트 또는 건조 필름이 아세톤 또는 수산화나트륨의 수용액의 사용으로 마스킹된 구리 호일 부분으로부터 제거된다. 이러한 방식으로, 선결정된 인터커넥트(4)가 형성될 수 있다. 상부에 형성된 인터커넥트를 갖는 인터커넥트 형성된 기판(40)은 LED를 실장하기 위한 영역(R')과 실장된 LED 간의 전기적 접속을 달성하는 인터커넥트(4)가 구비된 것이다.
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, LED(50)이 영역(R') 상에 실장된다. 이러한 실장의 경우, 먼저 땜납이 그 영역(4') 상에 도포되고, 그 위에 LED(50)이 배치된다. 이후, 리플로우 로(reflow furnace) 등을 통해 통과시켜서 땜납을 용융시킴으로써, LED(50)이 인터커넥트 형성된 기판(40)에 고정된다. 고정된 LED(50)와 인터커넥트(4) 간의 전기 접촉을 달성하는 금속 인터커넥트(5)가 결합 등에 의해 형성된다.
추가로, 이송 성형(transfer moulding) 등의 이용으로, LED(50)가 밀봉 수지(6)에 의해 밀봉된다. 여기서, 이송 성형은 클램핑된 모울드 내로 수지를 프레싱하는 기법을 의미한다. 그러한 일련의 조작에 의해, 칩 LED 패키지(100)가 제조된다. 그러한 칩 LED 패키지(100)에서, 전도층(2)과 열 소산 평판(3) 사이를 접속하는 비아 홀(via hole)이 구비될 수 있다. 그러한 비아 홀을 제공함으로써, LED(50) 또는 인터커넥트(4)에서 발생된 열이 효율적으로 열 소산 평판 면에 통과해 이르게 됨으로써, 효율적인 열 소산이 수행될 수 있다.
이와 같이 설명된 본 발명은 본 발명이 다양한 방식으로 변할 수 있다는 점 을 명백하게 이해할 수 있을 것이다. 그러한 변형은 본 발명의 사상 및 영역 내에 존재하는 것으로 간주되고, 해당 기술 분야의 당업자에게는 명백한 바와 같이 그러한 모든 변형은 후술하는 특허청구범위의 영역 내에 속하는 것으로 의도된다.
실시예
이후, 본 발명은 후술하는 실시예에 의해 보다 상세하게 설명되며, 그 실시예는 본 발명의 영역을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 실시예에서, 수득된 기판(1)을 평가하는 방법은 다음과 같다.
열 저항성
염화제2철 용액(Kida Co., Ltd. 제조, 40°Baume)을 사용하여 φ 2.0 mm인 패드를 기판(1)의 한 표면 상에 형성시켰다. 땝납을 사용한 상태에서 또는 땝납을 사용하지 않는 상태에서 5 초, 10 초, 및 30 초 동안 350℃의 납땜용 인두(soldering iron)를 프레싱한 후, 기판의 상태를 육안 검사로 관찰하였다. 구리 호일의 탈착 또는 팽윤이 확인되지 않는 경우는 ○으로서 평가하고, 구리 호일의 탈착 또는 팽윤이 확인된 경우는 ×로서 평가하였다.
선형 팽창 계수
염화제2철 용액(Kida Co., Ltd. 제조, 40°Baume)을 사용하여 기판(1)의 양쪽 표면으로부터 모든 구리 호일을 제거하였다. JIS C6481 "인쇄 배선 판에 대한 구리-피복된 라미네이트 평판을 시험하는 방법(the method of testing a copper-clad laminate plate for a printed wiring boad)"에 따라 TMA 장치(Seiko Instruments Inc. 제조)[온도 범위: 50℃ 내지 100℃, 1St Scan]를 사용하여 표면 방향에서의 선형 팽창 계수를 평가하였다.
열 전도도
선형 팽창 계수
염화제2철 용액(Kida Co., Ltd. 제조, 40°Baume)을 사용하여 기판(1)의 양쪽 표면으로부터 모든 구리 호일을 제거하였다. 열 확산도는 열파 온도측정 분석법 측정 장치(thermal wave thermometric analysis method measuring apparatus)("ai-Phase Mobilel", Ai-Phase Co., Ltd. 제조)을 이용하여 측정하였고, 비열은 DSC("DSC7", PERKIN ELMER Co. Ltd. 제조)를 사용하여 측정하였으며, 비중은 자동 비열 측정 장치("ASG-320K", Kanto Measure Co., Ltd.)를 사용하여 측정하였고, 열 전도도, 비열 및 비중의 생성물은 열 전도도로서 평가하였다.
실시예 1
(1) 액정 폴리에스테르의 제조
교반 장치, 토크계, 질소 기체 도입관, 온도계, 및 환류 응축기를 구비한 반응기에 2-히드록시-6-나프토산 1976 g(10.5 mol), 4-히드록시아세트아닐리드 1474 g(9.75 mol), 이소프탈산 1620 g(9.75 mol), 및 아세트산 무수물 2374 g(23.35 mol)을 적재하였다. 반응기의 내부를 질소 기체로 충분하게 교체한 후, 그 온도를 질소 기체 스트림 하에 15 분에 걸쳐 150℃로 상승시켰고, 그 온도를 유지하면서 3 시간 동안 환류를 수행하였다.
이후, 유출 부산물 아세트산 및 미반응된 아세트산 무수물을 제거하면서, 온도를 170 분에 걸쳐 300℃로 상승시켰다. 토크의 상승이 인지되는 시점을 반응 종 료점으로서 간주하였고, 그 내용물을 꺼내어 비교적 저 분자량을 갖는 예비중합체를 수득하였다. 이 꺼낸 예비중합체를 실온으로 냉각하고, 거친 연마기(rough grinder)의 사용으로 분쇄하였다. 수득된 예비중합체의 유동화 개시 온도는 유동 시험기("CFT-500", Shimadzu Corporation Co., Ltd. 제조)를 사용하여 측정하였고, 결과가 235℃이었다. 이어서, 예비중합체 분말은, 분말 형태의 액정 폴리에스테를 수득하도록, 질소 대기 중에서 3 시간 동안 223℃에서 고체상 중합 처리하였다. 이 액정 폴리에스테르의 유동화 개시 온도는 상기와 같은 동일 방식으로 측정하였고, 그 결과가 270℃이었다.
(2) 용액 조성물의 제조
용액 조성물은 상기 (1)에서 수득된 액정 폴리에스테르 2200 g을 N,N'-디메틸아세트아미드(DMAc) 7800 g에 첨가하고, 그 혼합물을 2 시간 동안 100℃로 가열함으로써 수득하였다. 이 용액 조성물의 점도는 B-타입 점도계("TVL-20 타입", Toki Sangyo Co., Ltd. 제조; 회전자 번호 21(회전수: 5 rpm))를 사용하여 측정하였고, 그 결과가 320 cP이었다.
(3) 프리프레그의 제조
두께 96 mm를 갖는 사포(IPC 명명: 2116)(Arisawa Manufacturing Co., Ltd. 제조)를 상기 (2)에서 수득된 용액 조성물로 함침시키고, 용매는, 프리프레그(1)을 수득하도록, 열풍 유형 건조기에 의해 160℃의 설정 온도를 지닌 조건 하에 증발시켰다. 수득된 프리프레그(1)에서, 사포에 부착된 액정 폴리에스테르의 양은 약 35 중량%이었고, 평균 두께가 82 ㎛이었으며, 두께 변동은 3%이었다.
(4) 기판의 제조
먼저, 프리프레그(1)를 질소 대기 하에 3 시간 동안 290℃에서 열풍 유형 건조기를 사용하여 열 처리 수행하였다. 열 처리 수행된 프리프레그(1)의 2개 시이트를 포개고, 이 양쪽 면에 두께 18 ㎛를 갖는 구리 호일("3EC-VLP", Mitsui Mining & Smelting Co. Ltd. 제조)를 포개었다. 이어서, 그 형성물을, 고온 진공 프레싱 기기("high-temperature vacuum press VH1-1765", Kitagawa Seiki Co., Ltd. 제조)를 사용하여 340℃, 20 분 및 5 Pa의 조건 하에 열적 프레싱으로 통합시켜 기판(1)을 수득하였다. 열 저항성 및 선형 팽창 계수를 수득된 기판(1)에 대하여 평가하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 2
프리프레그(1)은, 두께 45 ㎛를 갖는 사포(IPC 명명: 1078)(Arisawa Manufacturing Co., Ltd. 제조)를 실시예 1(3)에서 사용했다는 점을 제외하고는 실시예 1에서와 같은 동일 방식으로 기판(1)을 수득하도록, 수득하였다. 수득된 프리프레그(1)에서, 사포에 부착된 액정 폴리에스테르의 양은 약 55 중량%이었고, 평균 두께는 55 ㎛이었으며, 두께 변동은 3% 이었다. 열 저하성 및 선형 팽창 계수는 수득된 기판(1)에 대하여 평가하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
비교예 1
선형 팽창 계수는 상업적으로 이용가능한 에폭시 수지 사포 베이스 재료 구리 피복된 평판("MCL-E67", Hitachi Chemical Co., Ltd. 제조, 구리 호일 두께 18 ㎛를 포함한 두께 100 ㎛를 보유함)를 사용하여 평가하였다. 그 결과는 표 1에 나 타내었다.
비교예 2
열 저항성은 상업적으로 이용가능한 액정 폴리에스테르 2면 평판("Espanex L-LD09-50-09NE", Nippon Steel Chemical Co., Ltd. 제조, 구리 호일 두께 9 ㎛를 포함하는 두게 50 ㎛를 보유함)에 관하여 평가하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 3
프리프레그(1)는, 실리카 충전제("CA-0020", Korea Semiconductor Material Co., Ltd. 제조)를 실시예 1(2)에서 수득된 용액 조성물에 액정 폴리에스테르에 상대적인 20.0 부피%로 첨가하였다는 점, 및 두께 45 ㎛를 갖는 사포(IPC 명명: 1078)(Arisawa Manufacturing Co., Ltd. 제조)를 실시예 1(3)에서 사용했다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 같은 동일한 방식으로 기판(1)을 수득하도록, 수득하였다. 수득된 프리프레그(1)에서, 사포에 부착된 액정 폴리에스테르와 실리카 충전제의 총량은 약 60 중량%이었고, 평균 두께는 60 ㎛이었으며, 두께 변동은 3%이었다. 선형 팽창 계수는 수득된 기판(1)에 대하여 평가하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 4
프리프레그(1)는, 부피-평균 입자 크기 0.3 ㎛를 갖는 구상 알루미나("Sumicorundum AA-0.3", Sumitomo Chemical Co. Ltd. 제조), 부피-평균 입자 크기 1.5 ㎛를 갖는 구상 알루미나("Sumicorundum AA-1.5", Sumitomo Chemical Co. Ltd. 제조), 및 부피-평균 입자 크기 18 ㎛를 갖는 구상 알루미나("Sumicorundum AA-18", Sumitomo Chemical Co. Ltd. 제조)를 실시예 1(2)에서 수득된 용액 조성물에 액정 폴리에스테르에 상대적인 각각 3.1 부피%, 6.1 부피% 및 30.8 부피%로 첨가하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 같은 동일한 방식으로 기판(1)을 수득하도록 수득하였다. 수득된 기판(1)에서, 사포에 부착된 액정 폴리에스테르와 3 종류의 구상 알루미나의 총량은 약 41 중량%이었고, 평균 두께는 109 ㎛이었으며, 두께 변동은 3%이었다. 선형 팽창 계수 및 열 전도도를 수득된 프리프레그(1)에 관하여 평가하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 5
프리프레그(1)는, 부피-평균 입자 크기 0.3 ㎛를 갖는 구상 알루미나("Sumicorundum AA-0.3", Sumitomo Chemical Co. Ltd. 제조), 부피-평균 입자 크기 1.5 ㎛를 갖는 구상 알루미나("Sumicorundum AA-1.5", Sumitomo Chemical Co. Ltd. 제조), 및 부피-평균 입자 크기 18 ㎛를 갖는 구상 알루미나("Sumicorundum AA-18", Sumitomo Chemical Co. Ltd. 제조)를 실시예 1(2)에서 수득된 용액 조성물에 액정 폴리에스테르에 상대적인 각각 5.8 부피%, 11.4 부피% 및 57.7 부피%로 첨가하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 같은 동일한 방식으로 기판(1)을 수득하도록 수득하였다. 수득된 기판(1)에서, 사포에 부착된 액정 폴리에스테르와 3 종류의 구상 알루미나의 총량은 약 72 중량%이었고, 평균 두께는 179 ㎛이었으며, 두께 변동은 3%이었다. 선형 팽창 계수 및 열 전도도를 수득된 프리프레그(1)에 관하여 평가하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 6
프리프레그(1)는, 부피-평균 입자 크기 0.3 ㎛를 갖는 구상 알루미나("Sumicorundum AA-0.3", Sumitomo Chemical Co. Ltd. 제조), 부피-평균 입자 크기 1.5 ㎛를 갖는 구상 알루미나("Sumicorundum AA-1.5", Sumitomo Chemical Co. Ltd. 제조), 및 부피-평균 입자 크기 18 ㎛를 갖는 구상 알루미나("Sumicorundum AA-18", Sumitomo Chemical Co. Ltd. 제조)를 실시예 1(2)에서 수득된 용액 조성물에 액정 폴리에스테르에 상대적인 각각 3.1 부피%, 6.1 부피% 및 30.8 부피%로 첨가하였다는 점 및 두께 45 ㎛를 갖는 사포(IPC 명명:1078)(Arisawa Manufacturing Co., Ltd. 제조)를 실시예 1(3)에서 사용했다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 같은 동일한 방식으로 기판(1)을 수득하도록 수득하였다. 수득된 기판(1)에서, 사포에 부착된 액정 폴리에스테르와 3 종류의 구상 알루미나의 총량은 약 64 중량%이었고, 평균 두께는 76 ㎛이었으며, 두께 변동은 3%이었다. 선형 팽창 계수 및 열 전도도를 수득된 프리프레그(1)에 관하여 평가하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 7
프리프레그(1)는, 부피-평균 입자 크기 0.3 ㎛를 갖는 구상 알루미나("Sumicorundum AA-0.3", Sumitomo Chemical Co. Ltd. 제조), 부피-평균 입자 크기 1.5 ㎛를 갖는 구상 알루미나("Sumicorundum AA-1.5", Sumitomo Chemical Co. Ltd. 제조), 및 부피-평균 입자 크기 18 ㎛를 갖는 구상 알루미나("Sumicorundum AA-18", Sumitomo Chemical Co. Ltd. 제조)를 실시예 1(2)에서 수득된 용액 조성물 에 액정 폴리에스테르에 상대적인 각각 5.8 부피%, 11.4 부피% 및 57.7 부피%로 첨가하였다는 점 및 두께 45 ㎛를 갖는 사포(IPC 명명:1078)(Arisawa Manufacturing Co., Ltd. 제조)를 실시예 1(3)에서 사용했다는 점을 제외하고는, 실시예 1에서와 같은 동일한 방식으로 기판(1)을 수득하도록 수득하였다. 수득된 기판(1)에서, 사포에 부착된 액정 폴리에스테르와 3 종류의 구상 알루미나의 총량은 약 84 중량%이었고, 평균 두께는 134 ㎛이었으며, (베이스 재료의 폭 방향에서의 두께 변형) 두께 변동은 3%이었다. 선형 팽창 계수 및 열 전도도를 수득된 프리프레그(1)에 관하여 평가하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
[표 1]
실시 예 1 실시 예 2 실시 예 3 비교 예 1 비교 예 2 실시 예 4 실시 예 5 실시 예 6 실시 예 7
열 저항성 (땝납 사용) 5초 ○ ○ ○ - × ○ ○ ○ ○
10초 ○ ○ ○ - × ○ ○ ○ ○
30초 ○ ○ ○ - × ○ ○ ○ ○
열 저항성 (땝납 미사용) 5초 ○ ○ ○ - × ○ ○ ○ ○
10초 ○ ○ ○ - × ○ ○ ○ ○
30초 ○ ○ ○ - × ○ ○ ○ ○
선형 팽창 계수 (ppm/℃) 6.3 6.6 7.3 14.7 - 4.0 5.6 5.7 5.9
열 전도도 (w/mㆍK) - - - - - 0.9 1.7 1.1 2.4
본 발명의 칩 LED 기판은 표면 방향에서 절연층의 작은 선형 팽창 계수를 가지며, 그리고 실제적인 열 저항성을 가지면서 칩 LED 패키지의 제조에 매우 유용하다.
도 1(a) 및 1(b)는 본 발명에서 구리 피복된 라미네이트 평판(copper-clad laminate plate)을 제조하는 단계를 나타내는 단면 모델 도면이다.
도 2(c) 내지 2(e)는 본 발명의 기판을 제조하는 단계를 나타내는 단면 모델 도면이다.
도 3은 본 발명의 칩 LED 패키지의 구성을 나타내는 단면 모델 도면이다.

Claims (12)

  1. 칩 LED 패키지에서 적용가능한 기판으로서, 기판은 전도층, 절연층 및 열 소산 평판을 이 순서 대로 갖고, 절연층은 용매 중에 용해가능한 액정 폴리에스테르 및 무기 충전제 및/또는 유기 충전제를 포함한 시이트를 포함하는 것인 칩 LED 패키지에서 적용가능한 기판.
  2. 제1항에 있어서, 절연층은 무기 충전제를 함유하는 것인 기판,
  3. 제2항에 있어서, 무기 충전제는 산화규소 및/또는 산화알루미늄을 포함하는 것인 기판.
  4. 제1항에 있어서, 절연층은 50℃ 내지 100℃ 범위의 온도에서 측정될 때 13 ppm/℃ 이하의 선형 팽창 계수를 갖는 것인 기판.
  5. 제1항에 있어서, 액정 폴리에스테르는 하기 화학식 (1)에 의해 나타내는 구조 단위 30 몰% 내지 45 몰%, 하기 화학식 (2)에 의해 나타내는 구조 단위 27.5 몰% 내지 35 몰% 및 하기 화학식 (3)에 의해 나타내는 구조 단위 27.5 몰% 내지 35 몰%를 함유하고, 모든 양은 모든 구조 단위의 총량에 상대적인 것인 기판:
    [화학식 1]
    -0-Ar1-CO-
    [화학식 2]
    -CO-Ar2-C0-
    [화학식 3]
    -X-Ar3-Y-
    상기 화학식들에서, Ar1은 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타내고, Ar2는 페닐렌기, 나프틸렌기, 또는 하기 화학식 (4)에 의해 나타내는 기를 나타내며, 그리고 Ar3은 페닐렌기 또는 하기 화학식 (4)에 의해 나타내는 기를 나타내고, X 및 Y는 각각 독립적으로 O 또는 NH를 나타내며, 방향족 고리 Ar1, Ar2 및 Ar3에 결합된 수소 원자 중 하나 이상은 각각 독립적으로 할로겐 원자, 알킬기 또는 아릴기에 의해 치환될 수 있고;
    [화학식 4]
    -Ar11-Z-Ar12-
    상기 화학식에서, Ar11 및 Ar12는 각각 독립적으로 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타내고, Z는 O, CO 또는 SO2를 나타낸다.
  6. 제5항에 있어서, 화학식 (3)에서 X 및 Y 중 하나 또는 양자가 NH인 기판.
  7. 제1항에 있어서, 액정 폴리에스테르는 p-히드록시벤조산으로부터 유도된 구조 단위 및 2-히드록시-6-나프토산으로부터 유도된 구조 단위로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 구조 단위 30 몰% 내지 45 몰%, 4-아미노페놀로부터 유도된 구조 단위 27.5 몰% 내지 35 몰%, 및 테레프탈산으로부터 유도된 구조 단위, 이소프탈산으로부터 유도된 구조 단위 및 2,6-나프탈렌카르복실산으로부터 유도된 구조 단위로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상의 구조 단위 27.5 몰% 내지 35 몰%를 함유하고, 양은 모든 구조 단위의 총량에 상대적인 것인 기판.
  8. 제1항에 있어서, 시이트가 사포(glass cloth)인 기판.
  9. 제1항에 따른 기판의 제조 방법으로서, 액정 폴리에스테르 및 용매를 함유하는 용액 조성물을 사용하여 시이트를 함침시키는 단계 및 용매를 제거하는 단계를 포함하는 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 전도층은 구리를 함유하는 것인 기판.
  11. 제1항에 있어서, 열 소산 평판은 구리를 함유하는 것인 기판.
  12. 제1항에 따른 기판 및 발광 다이오드를 포함하는 칩 LED 패키지.
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