KR20110139462A - 절연수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 인쇄회로기판 - Google Patents

절연수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 인쇄회로기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가용성의 플루오르계 수지; 열경화성 수지; 및 상기 가용성의 플루오르계 수지와 상기 열경화성 수지를 동시에 용해시킬 수 있는 용매;를 포함하는 절연수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 인쇄회로기판을 제공한다.

Description

절연수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 인쇄회로기판{Insulating resin composition and printed circuit substrate using the same}
본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것으로, 가용성의 플루오르계 수지를 포함하는 절연수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 인쇄회로기판에 관한 것이다.
최근 전자부품의 소형화 및 다기능화의 추세에 따라, 다수 또는 일부 부품을 다층 기판 내부에 내장함으로써 집적도를 더 높이고 소형화 및 고성능화를 달성할 수 있는 임베디드 기판에 대한 요구가 증대되고 있다.
임베디드 기판은 고밀도화, 고기능화 및 고주파 특성을 요구하게 됨에 따라, 이와 함께 임베디드 기판을 형성하기 절연재료들에도 기계적 물성과 함께 저 유전율 및 저손실 특성을 요구하게 되었다.
저 유전율 및 저손실 특성을 갖는 절연재료로써, 현재 LCP(Liquid Crystal Polymer)나 BCB(Benzocyclobutene)가 사용되고 있다. 그러나, BCB는 고가로 인하여 인쇄회로기판에 적용하는데 한계가 있으며, LCP는 열가소성 수지 특성으로 인해 인쇄회로기판의 공정에 적용하는 데 한계가 있다.
이에 따라, 공정 단가 및 공정성을 동시에 만족할 수 있는 저 유전율 및 저손실 특성을 갖는 절연재료의 개발이 필요하게 되었다.
따라서, 본 발명은 인쇄회로기판에서 발생될 수 있는 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 구체적으로 가용성의 플루오르계 수지를 포함하는 절연수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 인쇄회로기판을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 절연수지 조성물을 제공하는 것이다. 상기 절연수지 조성물은 가용성의 플루오르계 수지; 열경화성 수지; 및 상기 가용성의 플루오르계 수지와 상기 열경화성 수지를 동시에 용해시킬 수 있는 용매;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 플로오르계 수지는 폴리비닐리덴 플로라이드(Poly Vinylidene fluoride) 또는 폴리비닐리덴 플로라이드계 유도체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 플로오르계 수지의 함량은 상기 절연수지 조성물의 전체 함량 중 5 중량부 내지 40 중량부의 범위를 가질 수 있다.
또한, 상기 용매는 에스테르계 용매 및 아민계 용매 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 용매는 메틸 에틸 케톤, 디메틸아세트아미드, 에탄올 아민, 이소프로판올 아민 및 트리에탄올 아민 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합을 포함할 수 있다.
또한, 상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 아크릴계 수지 및 이미드계 수지 중 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연 조성물은 무기 충진제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 인쇄회로기판을 제공하는 것이다. 상기 인쇄회로기판은 캐비티를 구비한 절연체; 상기 캐비티 내부에 배치된 전자부품; 및 상기 반도체 소자를 포함한 상기 절연체의 상면 및 하면 중 적어도 어느 일면에 배치된 절연층 및 상기 절연층 상면에 배치되며 층간 접속을 이루는 회로층을 포함하는 빌드업층;을 포함하며,
상기 절연체 및 상기 절연층 중 적어도 어느 하나는 가용성의 플로오르계 수지와 열경화성 수지 및 상기 가용성의 플로오르계 수지와 상기 열경화성 수지를 동시에 용해시킬 수 있는 용매;를 포함하는 절연수지 조성물로부터 제조될 수 있다.
여기서, 상기 플로오르계 수지는 폴리비닐리덴 플로라이드 또는 폴리비닐리덴 플로라이드계 유도체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 플로오르계 수지의 함량은 상기 절연 조성물의 전체 함량 중 5 중량부 내지 40 중량부의 범위를 가질 수 있다.
또한, 상기 용매는 에스테르계 용매 및 아민계 용매 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 용매는 메틸 에틸 케톤, 디메틸아세트 아미드, 에탄올 아민, 이소프로판올 아민 및 트리에탄올 아민 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 아크릴계 수지 및 이미드계 수지 중 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연 조성물은 무기 충진제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 절연수지 조성물은 가용성의 플루오르계 수지를 포함하여, 용이한 공정을 통해 저손실 및 저유전율 특성을 갖는 기판을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 절연수지 조성물은 열경화성 수지를 포함하여, 기판의 기계적 물성을 만족할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 인쇄회로기판의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 인쇄회로기판(100)은 전자부품을 내장하고 있는 임베디드 기판일 수 있다.
구체적으로, 인쇄회로기판(100)은 캐비티를 구비한 절연체(110)와, 캐비티 내부에 배치된 전자부품(120), 전자부품(120)을 포함한 절연체(110)의 상면 및 하면 중 적어도 일면에 배치된 빌드업층(130)을 포함할 수 있다. 빌드업층(130)은 절연체(110)의 상면 및 하면 중 적어도 일면에 배치된 절연층(131)과 절연층(131)상에 배치되며 층간 접속을 이루는 회로층(132)을 포함할 수 있다.
여기서, 전자부품(120)의 예로서는 반도체 소자와 같은 능동소자일 수 있다. 이에 더하여, 인쇄회로기판(100)은 하나의 전자부품(120)만을 내장하고 있는 것이 아니라, 적어도 한개 이상의 부가 전자부품, 예컨대 캐패시터(140) 및 저항소자(150)등을 더 내장하고 있을 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 전자부품의 종류나 개수에 대해서 한정하는 것은 아니다.
여기서, 절연체(110) 및 절연층(131)은 회로층간 또는 전자부품간의 절연성을 부여하는 역할을 하며, 이와 동시에 패키지의 강성을 유지하기 위한 구조재의 역할을 할 수 있다.
여기서, 인쇄회로기판(100)의 배선 밀도가 높아질 경우, 회로층간의 노이즈를 줄이며, 이와 동시에 기생 용량을 줄이기 위해, 절연체(110) 및 절연층(131)은 낮은 유전율 특성을 요구하며, 또한, 절연체(110) 및 절연층(131)은 절연특성을 높이기 위해 낮은 유전손실 특성을 요구한다.
이와 같이, 절연체(110) 및 절연층(131) 중 적어도 어느 하나는 유전율 및 유전 손실등을 낮추며 강성을 가지기 위해, 가용성의 플로오르계 수지, 열경화성 수지 및 상기 가용성의 플루오르계 수지와 상기 열경화성 수지를 동시에 용해시킬 수 있는 용매를 포함하는 절연성 수지 조성물로부터 형성될 수 있다.
구체적으로, 플루오르계 수지는 LCP(Liquid Crystal Polymer)나 BCB(Benzocyclobutene)와 대비하여 저유전 특성 및 저손실 특성을 가진 재질이다. 이에 따라, 플로오르계 수지는 절연체(110) 또는 절연층(131)의 유전 특성과 손실 특성을 낮추는 역할을 할 수 있다. 이때, 플루오르계 수지는 인쇄회로기판(100)의 공정에 적용하기 위해 가용성을 갖는 재질로 선택될 수 있다. 예컨대, 플루오르계 수지는 폴리비닐리덴 플로라이드(Poly Vinylidene fluoride) 또는 폴리비닐리덴 플로라이드계 유도체일 수 있다.
플루오르계 수지의 함량은 절연수지 조성물의 전체 함량 중 5 중량부 내지 40 중량부의 범위를 가질 수 있다. 여기서, 플루오르계 수지의 함량이 5 중량부 미만일 경우, 저유전 특성 및 저손실 특성을 만족할 수 없게 되며, 플루오르계 수지가 40 중량부를 초과할 경우, 인쇄회로기판에 적용되기 위한 기계적 물성을 만족할 수 없으며, 또한, 회로층을 형성하기 위한 금속층, 예컨대 구리층과도 접착력이 낮아질 수 있다.
플루오르계 수지는 저유전 특성 및 저유전손실 특성뿐만 아니라, 내마모성, 내열성, 저열팽창 특성과 같은 기계적 물성을 동시에 만족시킬 수 있지만, 플루오르계 수지는 인쇄회로기판에 단독으로 사용되기 위해 기계적 물성이 부족하다.
이에 따라, 열경화성 수지는 절연수지 조성물에 포함되어, 플루오르계 수지를 인쇄회로기판에 단독으로 사용하기에 부족한 물성, 예컨대 접착강도, 열적 안정성 및 열팽창계수의 특성등을 보조하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 열경화성 수지는 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 아크릴계 수지 및 이미드계 수지 중 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 이때, 에폭시계 수지의 예로서는 나프탈렌계 에폭시 수지, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 고무 변성형 에폭시 수지 및 인(phospher)계 에폭시 수지등일 수 있다.
용매는 플루오르계 수지와 열경화성 수지를 동시에 용해시킬 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 용매는 에스테르계 용매 및 아민계 용매 중 어느 하나 또는 둘의 혼합으로 사용될 수 있다. 용매로 사용될 수 있는 재질의 예로서는 메틸 에틸 케톤, 디메틸아세트 아미드, 에탄올 아민, 이소프로판올 아민 및 트리에탄올 아민 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합 용매일 수 있다.
이에 따라, 절연수지 조성물은 용매 블렌딩에 의해 혼합되어 있는 플루오르계 수지와 열경화성 수지를 포함하여, 절연수지 조성물을 이용하여 용이한 용액공정, 코팅방법 또는 인쇄법을 통해 절연체(110) 또는 절연층(131)을 형성할 수 있다.
이에 더하여, 절연수지 조성물은 무기 충진제를 더 포함하여, 절연체(110) 또는 절연층(131)의 강도를 증대시킬 수 있다.
여기서, 무기 충진제의 예로서는 그라파이트, 카본 블랙, 실리카 및 클레이 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용될 수 있으나, 본 발명의 실시예에서 이를 한정하는 것은 아니다.
이에 더하여, 인쇄회로기판은 최상층 및 최하층에 회로층(132)와 전기적으로 접속된 패드(180)를 노출하는 솔더레지스트(160)가 더 배치될 수 있다.
또한, 솔더레지스트(160)에 의해 노출된 패드와 전기적으로 접속된 외부접속수단(170)이 더 배치될 수 있다. 여기서, 외부접속수단(170)의 예로서는 솔더볼 및 솔더범프등일 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서와 같이, 플루오르계 수지를 포함하는 절연수지 조성물로 형성함으로써, 저유전 특성 및 저손실 특성을 만족할 수 있다.
또한, 플루오르계 수지는 열 경화성 수지와 동일한 용매에 대해서 가용성 특성을 가짐에 따라, 인쇄회로기판의 제조 공정에 충분히 적용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 절연수지 조성물은 임베디드 기판에 적용된 것으로 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 절연수지 조성물은 일반적인 인쇄회로기판 또는 패키지 기판의 절연재를 형성하는데 사용될 수 있다.
이하, 하기 실험예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
<실험예>
2-메톡시 에탄올(2-Methoxy ethanol)에 평균입경 0.2 내지 1㎛의 사이즈 분포를 갖는 실리카를 분산시켜, 실리카 슬러리를 제조하였다.
이후, 제조된 실리카 슬러리 2,300g에 평균 에폭시 당량이 100 내지 300인 나프탈렌계 에폭시 수지 400g, 평균 에폭시 당량이 100 내지 1,200인 비스페놀 A형 에폭시 수지 400g 및 폴리비닐리덴 플로라이드 200g을 첨가한 후, 메틸 에틸 케톤 (Methyl Ethyl Ketone; MEK) 337g을 첨가하여, 상온에서 300rpm으로 교반하여 용해시켜 혼합물을 제조하였다.
이후, 혼합물에 아미노 트리아진계 경화제를 380g 첨가한 후 300rpm으로 1시간 추가 교반하였다.
이후, 2-에틸-4-메틸 이미다졸 2.5g과 실리카 베이스드 레벨링 에이전트를 전체 혼합물의 1.5 PHR(Parts per Hundred parts of Resin)로 첨가한 후, 1시간 동안 교반하여 절연수지 조성물을 제조하였다.
이후, 절연수지 조성물을 PET 필름상에 도포 및 완전 경화시킨 후, 1GHz에서 Dk값과 Df값을 측정하였다.
<비교예>
폴리비닐리덴 플로라이드를 첨가하지 않고, 평균 에폭시 당량이 100 내지 300인 나프탈렌계 에폭시 수지 500g 및 평균 에폭시 당량이 100 내지 1,200인 비스페놀 A형 에폭시 수지 500g을 혼합하는 것을 제외하고, 앞서 설명한 실시예에 동일한 방법 및 조성으로 절연수지 조성물을 제조하였다.
이후, 절연수지 조성물을 PET 필름상에 도포 및 완전 경화시킨 후, 1GHz에서 Dk값과 Df값을 측정하였다.
하기 표 1은 실험예와 비교예에 따른 Dk값과 Df값을 비교한 표이다.
실험예 비교예
Dk 값 2.5 3.2
Df 값 0.005 0.02
표 1에서와 같이, 절연수지 조성물이 폴리비덴 플로라이드를 포함할 경우에 유전율(Dk 값)과 손실값(Df 값)이 낮아지는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 실시예에서와 같이, 절연수지 조성물에 에폭시계 수지와 동일한 용매에 용해되는 폴리비덴 플로라이드를 포함시킴으로써, 용이한 공정을 통해 유전율 및 손실값을 낮출 수 있는 절연층을 제조할 수 있다.
100 : 인쇄회로기판
110 : 절연체
120 : 전자부품
130 : 빌드업층
131 : 절연층
132 : 회로층
140 : 캐패시터
150 : 저항소자
160 : 솔더레지스트
170 : 외부접속수단
180 : 패드

Claims (14)

  1. 가용성의 플루오르계 수지;
    열경화성 수지; 및
    상기 가용성의 플루오르계 수지와 상기 열경화성 수지를 동시에 용해시킬 수 있는 용매;
    를 포함하는 절연수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플로오르계 수지는 폴리비닐리덴 플로라이드(Poly Vinylidene fluoride) 또는 폴리비닐리덴 플로라이드계 유도체를 포함하는 절연수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플로오르계 수지의 함량은 상기 절연수지 조성물의 전체 함량 중 5 중량부 내지 40 중량부의 범위를 갖는 절연수지 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매는 에스테르계 용매 및 아민계 용매 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 이루어진 절연수지 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 용매는 메틸 에틸 케톤, 디메틸아세트아미드, 에탄올아민, 이소프로판올아민 및 트리에탄올아민 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합을 포함하는 절연수지 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 아크릴계 수지 및 이미드계 수지 중 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 절연수지 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 조성물은 무기 충진제를 더 포함하는 절연수지 조성물.
  8. 캐비티를 구비한 절연체;
    상기 캐비티 내부에 배치된 전자부품; 및
    상기 반도체 소자를 포함한 상기 절연체의 상면 및 하면 중 적어도 어느 일면에 배치된 절연층 및 상기 절연층 상면에 배치되며 층간 접속을 이루는 회로층을 포함하는 빌드업층;
    을 포함하며,
    상기 절연체 및 상기 절연층 중 적어도 어느 하나는 가용성의 플로오르계 수지와 열경화성 수지 및 상기 가용성의 플로오르계 수지와 상기 열경화성 수지를 동시에 용해시킬 수 있는 용매;
    를 포함하는 절연수지 조성물로부터 제조된 인쇄회로기판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 플로오르계 수지는 폴리비닐리덴 플로라이드 또는 폴리비닐리덴 플로라이드계 유도체를 포함하는 인쇄회로기판.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 플로오르계 수지의 함량은 상기 절연 조성물의 전체 함량 중 5 중량부 내지 40 중량부의 범위를 갖는 인쇄회로기판.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 용매는 에스테르계 용매 및 아민계 용매 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 이루어진 인쇄회로기판.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 용매는 메틸 에틸 케톤, 디메틸아세트아미드, 에탄올아민, 이소프로판올아민 및 트리에탄올아민 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합을 포함하는 인쇄회로기판.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 열경화성 수지는 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 아크릴계 수지 및 이미드계 수지 중 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 인쇄회로기판.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 절연 조성물은 무기 충진제를 더 포함하는 인쇄회로기판.
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