KR20150047879A - 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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이근용
이사용
문진석
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 구체 예에 따른 인쇄회로기판은 일면에 대응되는 타면을 갖는 복합재층, 상기 일면 상에 형성되는 제1 절연층 및 상기 타면 상에 형성되는 제2 절연층을 포함하며, 상기 제1 절연층, 상기 제2 절연층 및 복합재층의 열팽창계수가 서로 다르게 형성된다.
이와 같이, 인쇄회로기판은 동박층들 사이에 배치되는 절연층에 선택적으로 필러의 함량을 조절하여 서로 다른 열팽창 계수를 갖는 절연층을 형성함으로써 휨이나 뒤틀림과 같은 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

인쇄회로기판 및 그 제조방법{Printed curcuit board and manufacturing method of the same}
본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근에 전자기기의 발전에 따라 인쇄회로기판의 저중량화, 박판화, 소형화 및 고집적화가 진행되고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위해서는 인쇄회로의 구조는 더욱 복잡하고, 고밀도화 및 다층화되어 가고 있다.
또한, 제품의 사이클이 짧아지면서 고객의 요구에 신속한 대응과 개발기간을 단축해야 하는 상황에서 인쇄회로기판의 박판화 경향으로 고객사에 납품하는 기판의 휨(Warpage)은 해결해야 할 핵심적인 기술 문제로 떠오르고 있다.
이러한 인쇄회로기판에 전자부품을 실장하는 과정에서 박판화, 다층화된 인쇄회로기판은 열에 의해서 열 팽창하거나 휘어지게 된다. 여기서 인쇄회로기판을 구성하고 있는 각 요소들은 서로 다른 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)를 가지고 있으며, 또한 이 구성요소들의 형태, 두께 및 면적들이 서로 다르기 때문에 제작공정을 거치는 과정 중에 고온의 열에 의해 필연적으로 열팽창하여 휘어지게 된다.
예를 들어 설명하면, 구리의 열팽창계수 (CTE)는 10~20ppm/℃이고, 인쇄회로기판 (PCB)에 사용되는 통상적인 고분자 복합 절연 재료의 열팽창계수 (CTE)는 50~80ppm/℃가 된다.
특히 고분자는 유리전이 온도 (Tg) 이상에서 점탄성으로 인해 열팽창계수 (CTE)가 크게 상승하는데, 이 고온 열팽창계수 (CTE)는 150~180ppm/℃에 이른다. 유리전이온도 (Tg)는 150~200℃의 값을 가진다. 인쇄회로기판 (PCB) 위에 반도체와 같은 부품 실장 시 250 내지 280℃ 내외에서 3 ~ 5초간 인쇄회로기판 (PCB)에 급속히 열을 공급하게 되는데, 이때 회로와 절연층의 열팽창계수 (CTE) 차이가 크면 도금으로 형성된 회로에 크랙이 발생되거나 기판의 형태가 틀어질 수 있으며, 처리 후 냉각 시에도 열팽창계수 (CTE)의 차이로 실장 된 부품과 인쇄회로기판 사이 솔더 (Solder)에 크랙이 발생할 수 있으며 기판의 형태가 틀어질 수 있다.
이처럼 휨과 같은 구조적 문제가 발생된 기판은 결국 전자부품의 실장성을 저하시키게 된다. 이와 같이 기판에서 요구되어지는 전기적, 열적, 기계적, 치수 안정성은 더욱 중요한 요소로 작용되어 진다. 이 중 특히 열에 의한 치수 변형은 기판 제작시, 신뢰성을 좌우하는 중요한 요소 중의 하나이다.
종래에 사용되는 다층으로 형성되는 인쇄회로기판은 절연층을 중심으로 상/하에 배선을 위한 구리층이 형성되고, 이러한 구리층과 수지로 형성되는 절연층이 교대로 번갈아 적층이 되면서 다층으로 구성되어 있다.
이러한 상/하 대칭적인 구조를 갖음에도 불구하고, 인쇄회로기판은 어느 한쪽으로 휘어지는 워피지 (Warpage) 현상이 발생한다. 그 이유는 인쇄회로기판의 중심선에서 상부와 하부의 열팽창의 차이로 인해 기인하게 된다.
그러나 절연층을 구성하는 고분자 물질은 상기와 같은 열팽창계수(CTE)를 낮추고자 하는 다양한 방법으로도 결국은 배선을 구성하는 구리와의 열팽창계수(CTE)의 차이를 야기시킨다.
따라서 인쇄회로기판의 절연층이 상/하 대칭적인 구조를 가지고 있으나, 구리층의 부피나 면적이 서로 달라 열적 팽창 면에서는 실제로 대칭의 구조를 갖지 못하게 되어 인쇄회로기판은 어느 한쪽으로 휘어지는 워피지 (Warpage) 현상이 발생되는 문제점이 있다.
상기의 문제를 해결하기 위해, 다양한 방법이 시도되고 있다.
일 예로써, 인쇄회로기판 몸체의 일면과 타면 중 열 수축률이 큰 부분에 구리 배선층 및 솔더 레지스트층과 비교하여 열 수축률이 작은 복수개의 휨을 방지할 수 있는 바 (bar)를 수직으로 삽입하는 방법을 사용하기도 한다.
그리고 다른 예로, 열팽창계수가 작은 재질과 열팽창계수가 큰 재질을 상하로 적층시킨 워피지 상쇄수단을 구비하여 인쇄회로기판의 내부에 상하로 대칭되게 내재시키거나 인쇄회로기판의 상하 외표면에 대칭으로 부착시켰다. 이로써 상방향 또는 하방향으로 휘어지는 워피지 현상이 발생 되더라도, 상부 쪽에 배열된 워피지 상쇄수단이 아래쪽으로 휘어지는 동시에 하부 쪽에 배열된 워피지 상쇄수단이 위쪽으로 휘어지게 되어 서로 간의 상쇄작용으로 인해 인쇄회로기판이 휘어지는 워피지 현상을 감소시키는 효과를 낼 수 있었다.
그러나 이와 같은 종래방식은 결국 인쇄회로기판에 워피지를 방지하는 역할을 하는 부분이 불필요하게 첨가되는 것으로, 박형화하며 고밀도화 되어가는 집적회로 패턴을 구현하기에는 한계가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 인쇄회로기판의 절연층들에 잔동량에 따라 필러 함량을 조절함으로써 서로 다른 열팽창률을 갖는 절연층들을 형성하여 워피지가 방지됨을 확인하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.
따라서 별도의 휨 방지수단 없이도 인쇄회로기판에서 발생하는 휨 현상을 방지하여 치수 안정성을 갖는 인쇄회로기판을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 관점은, 별도의 휨 방지수단을 제거하여 가볍고, 박형화이면서 집적도가 향상된 인쇄회로기판을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 절연층에 필러함량을 조절하여 휨을 방지하는 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 하나의 관점을 달성하기 위한 본 발명에 구체 예에 따른 인쇄회로기판 (이하 "제1 발명"이라 함)은: 일면에 대응되는 타면을 갖는 복합재층, 상기 일면 상에 형성되는 제1 절연층 및 상기 타면 상에 형성되는 제2 절연층; 을 포함하며, 상기 제1 절연층, 상기 제2 절연층 및 복합재층의 열팽창계수가 서로 다르게 형성된다.
제1 발명에 있어서, 상기 제1 절연층과 상기 복합재층 사이에 형성된 제1 회로층;
상기 제2 절연층과 상기 복합재층 사이에 형성된 제2 회로층; 을 포함하고, 상기 제1 회로층과 상기 제2 회로층은 서로 다른 형성면적을 갖는다.
제1 발명에 있어서, 상기 복합재층 또는 상기 제1, 2 절연층은, 상기 제1, 2 회로층과 서로 교대로 반복적으로 적층되어 형성된다.
제1 발명에 있어서, 상기 복합재층은 유기섬유 또는 무기섬유, 액정 올리고머, 에폭시계 수지 및 필러를 포함한다.
제1 발명에 있어서, 상기 제1 절연층 및 제2 절연층은 액정 올리고머, 에폭시계 수지, 필러를 포함한다.
제1 발명에 있어서, 상기 액정 올리고머는 하기 화학식 1로 표시된다.
[화학식 1]
Figure pat00001
여기서, a는 13 ∼ 26의 정수, b는 13 ∼ 26의 정수, c는 9 ∼ 21의 정수, d는 10 ∼ 30의 정수, 및 e는 10 ∼ 30의 정수이다.
제1 발명에 있어서, 상기 유기섬유 또는 무기섬유 및 필러는 상기 복합재층의 100 중량%에 대하여 20 내지 80중량%를 포함한다.
제1 발명에 있어서, 상기 무기섬유 또는 유기섬유의 함량은 상기 복합재층의 전체 중량 중 5 내지 25 중량% 로 형성되고, 상기 필러는 5 내지 75중량%로 형성된다.
제1 발명에 있어서, 상기 무기섬유 또는 유리섬유는 유리섬유, 탄소섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸 섬유, 써모트로픽 액정고분자섬유, 라이소트로픽 액정고분자섬유, 아라미드섬유, 폴리피리도비스이미다졸섬유, 폴리벤조티아졸섬유, 및 폴리아릴레이트섬유로 부터 하나 이상 선택된다.
제1 발명에 있어서, 상기 유리섬유는 T-유리섬유, E-유리섬유, S-유리섬유, 세라믹 섬유 및 이들의 혼합물 중 선택된 어느 하나로 형성된다.
제1 발명에 있어서, 상기 필러는 상기 제1 절연층 또는 제2 절연층의 100 중량%에 대하여 20 내지 80중량%를 포함한다.
제1 발명에 있어서, 상기 필러는 유기필러, 무기필러 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중 어느 하나로 형성된다.
제1 발명에 있어서, 상기 무기필러는 실리카 (SiO2), 알루미나 (Al2O3), 탄화규소 (SiC), 황산바륨 (BaSO4), 탈크, 운모가루, 수산화알루미늄 (AlOH3), 수산화마그네슘 (Mg(OH)2), 탄산칼슘 (CaCO3), 탄산마그네슘 (MgCO3), 산화마그네슘 (MgO), 질화붕소 (BN), 붕산알루미늄 (AlBO3), 티탄산바륨 (BaTiO3), 지르콘산칼슘 (CaZrO3) 및 이들의 조합 중 하나이다.
제1 발명에 있어서, 상기 유기필러는 에폭시 수지 분말, 멜라민 수지 분말, 요소 수지 분말, 벤조구아나민 수지 분말, 스티렌 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성된다.
제1 발명에 있어서, 상기 제1 회로층과 제2 회로층의 잔동률 10 내지 20%범위 증가함에 따라 상기 제1 절연층, 제2 절연층 및 복합재층의 필러함량은 1 내지 10중량%범위에서 조절한다.
본 발명의 다른 관점을 달성하기 위한 인쇄회로기판의 제조방법 (이하 "제2 발명"으로 함)은 일면과 타면을 가지는 복합재층을 제공하는 단계, 상기 복합재층의 일면에 제1 회로층과 상기 타면에 제2 회로층을 각각 형성하는 단계 및 상기 제1 회로층 상에 제3 회로층을 형성하고 상기 제1 회로층과 상기 제3 회로층 사이에 제1 절연층을 형성하고, 상기 제2 회로층 상에 제4 회로층을 형성하고 상기 제2 회로층과 상기 제4 회로층 사이에 제2 절연층을 형성하는 단계; 를 포함하며,
상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층의 필러함유량을 서로 다르게 형성하고, 상기 제1 절연층의 잔동률이 상기 제2 절연층보다 높게 형성되는 경우 상기 제1 절연층의 필러 함유량을 상기 제2 절연층의 필러함유량 보다 높게 형성한다.
제2 발명에 있어서, 상기 제1 회로층과 제2 회로층의 잔동률 10 내지 20%범위 증가함에 따라 상기 제1 절연층, 제2 절연층 및 복합재층의 필러함량은 1 내지 10중량%범위에서 조절한다.
제2 발명에 있어서, 상기 필러는 상기 제1 절연층 또는 제2 절연층의 100 중량%에 대하여 20 내지 80중량%를 포함한다.
본 발명의 또 다른 관점을 달성하기 위한 인쇄회로기판의 제조방법 (이하 "제3 발명"으로 함)은 일면과 타면을 가지는 복합재층을 제공하는 단계, 상기 복합재층의 일면에 제1 회로층과 상기 타면에 제2 회로층을 각각 형성하는 단계 및 상기 제1 회로층 상에 제3 회로층을 형성하고 상기 제1 회로층과 상기 제3 회로층 사이에 제1 절연층을 형성하고, 상기 제2 회로층 상에 제4 회로층을 형성하고 상기 제2 회로층과 상기 제4 회로층 사이에 제2 절연층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층의 필러함유량을 서로 다르게 형성하고, 상기 제1 절연층의 잔동률이 상기 제2 절연층보다 높게 형성되는 경우 상기 제2 절연층의 필러 함유량을 상기 제1 절연층의 필러함유량 보다 적게 형성한다.
제3 발명에 있어서, 상기 제1 회로층과 제2 회로층의 잔동률 10 내지 20%범위 증가함에 따라 상기 제1 절연층, 제2 절연층 및 복합재층의 필러함량은 1 내지 10중량%범위에서 조절한다.
제3 발명에 있어서, 상기 필러는 상기 제1 절연층 또는 제2 절연층의 100 중량%에 대하여 20 내지 80중량%를 포함한다.
본 발명의 구체 예에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법은 회로층들 사이에 배치되는 절연층에 선택적으로 필러의 함량을 조절하여 서로 다른 열팽창 계수를 갖는 절연층을 형성함으로써 휨이나 뒤틀림과 같은 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 열팽창으로 인한 응력완화로 회로 및 회로 상에 실장되는 칩의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 필러를 필요한 량으로 첨가하기 때문에 재료절약으로 제조비용을 절약할 수 있다.
또한, 별도의 휨 방지수단이 필요 없기 때문에 가볍고, 박형화이면서 집적도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부 도면에 따른 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 대표적인 구체 예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 구체 예에 따른 인쇄회로기판의 확대한 단면도이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 예시적인 구체 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 도시한 공정도이다.
본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 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 실시 예의 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 예시적인 구체 예들에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 대해서 설명한다. 본 발명의 예시적인 구체 예들에 있어서, 액정 올리고머를 포함하고 필러의 함량이 조절된 절연층을 구비한 인쇄회로기판에 대해서 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 절연층이 이용될 수 있다.
도 1 본 발명의 대표적인 구체 예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 예시적인 구체 예에 따른 인쇄회로기판의 확대한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 대표적인 구체 예에 따른 인쇄회로기판 (10)은 일면에 대응되는 타면을 갖는 복합재층 (105), 상기 일면 상에 형성되는 제1 절연층 (110) 및 상기 타면 상에 형성되는 제2 절연층 (220)을 포함하며, 상기 제1 절연층 (110), 상기 제2 절연층 (220) 및 복합재층 (105)의 열팽창계수가 서로 다르게 형성된다.
여기서 복합재층 (105)의 일면과 제1 절연층 (110) 사이에 제1 회로층 (1100)이 개재되고, 제1 절연층 (110)과 제3 절연층 (130) 사이에 제3 회로층 (1300)이 개재된다. 또한, 복합재층 (105)의 타면과 제2 절연층 (220) 사이에 제2 회로층 (2300)이 형성되고, 제2 절연층 (220)과 제4 절연층 (240) 사이에 제4 회로층 (2400)이 형성될 수 있다. 이와 같이, 인쇄회로기판 (10)은 절연층들과 회로층들이 교대로 번갈아 가며 다수가 적층되어 형성될 수 있고, 이때 회로층들의 두께나 형성면적은 서로 다르게 형성될 수 있다.
또한, 절연층 및 회로층이 다수가 적층되어 최외각에는 절연층이 형성될 수 있고, 최외각 절연층 (150, 260)은 일부가 오픈되어 전자부품과 연결되는 패드가 형성될 수 있다.
이러한 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400, 2600)은 복합재층 (105) 또는 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260) 상에 배치되며, 패턴을 형성하여 회로를 구성하는 배선이 될 수 있다.
그리고 복합재층 (105) 또는 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)은 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400, 2600)의 두께 방향으로 적층 형성되어 인쇄회로기판 (10) 내부 회로층 (1100, 1300, 2200, 2400, 2600) 사이에서 절연하는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 종래의 인쇄회로기판의 구조는 두께 방향의 복합재층 (105)을 기준으로 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)이 교대로 적층형성되어 상/하 대칭적인 구조를 가지고 있고, 동일한 필러 함량으로 형성된 절연층과 복합재층으로 형성되었다.
그러나 실제로 적용되는 제품에서는 상대적으로 열팽창이 적은 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400, 2600)이 회로구성(Signal 층과 Ground 층)을 하게 되어 있기 때문에, 인쇄회로기판 (10)의 중심으로부터 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400, 2600)을 형성하는 상부와 하부의 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400, 2600)을 형성하는 구리의 부피나, 면적이 다르게 형성될 수 있다. 이하, 복합재층 (105) 또는 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260) 상에 각각 접촉형성되는 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400, 2600)을 잔동률로 명칭한다.
이러한 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400, 2600)은 회로 배선으로 전기 신호를 받아 전달하기 때문에 이러한 전기 에너지가 구리 배선에 열을 발생시킬 수 있다. 상기 발생된 열은 구리 배선의 부피 및 면적 등에 의해서 서로 다른 열에너지가 발생되고, 인접하고 있는 복합재층 (105) 및 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)에 열에너지를 전달하게 된다. 게다가 공정 중에 회로 배선 상에 반도체 칩 등을 실장(surface mounted tech: SMT)하게 되며, 이때, 실장하기 전에 예비가열하는 공정이 추가되고, 실장공정은 280℃ 내외의 열이 복합재층 (105) 또는 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)에 제공되는데 이로 인해 복합재층 (105) 또는 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)은 열팽창에 따른 인쇄회로기판 (10)의 워피지가 발생될 수도 있다.
또한, 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400, 2600)은 잔동률에 따라 구리 배선에서 노출된 면적량이 많은 영역은 더 많은 열을 발생시킬 수 있다. 게다가 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)은 점성과 탄성의 특성을 가지며, 이러한 점탄성 특성은 열에 의한 열팽창의 비율을 지수적으로 증가시킬 수 있다. 이처럼 구리 배선과 복합재층 (105) 및 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)은 서로 다른 열팽창계수 갖고 있기 때문에 전달되는 열에너지에 의해 워피지가 발생될 수 있다.
그래서 상기 열에너지 전달에 의한 열팽창을 조절하기 위해 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)은 고분자에 필러 (180)를 포함할 수 있다. 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400, 2600)을 형성하고 구리에 비해, 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)을 형성하는 고분자의 열팽창 계수는 상대적으로 높다.
따라서 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)에 필러 (180) 등을 주입시켜 열팽창 계수 등을 조절하여 열팽창으로 인한 휨 현상을 방지할 수 있다.
절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)은 고분자에 필러 (180)가 첨가된 빌드-업 필름 (Build-Up film)일 수 있다. 상기 빌드-업 필름은 비아 홀을 형성하여 배선 밀도를 증가시켜 인쇄회로기판 (10)의 고밀도화 및 박형화시킬 수 있다.
절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)에 혼합된 필러 (180)의 함량은 상기 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)의 전체 중량 중 20 내지 80중량%를 충진시킬 수 있다. 이는 필러 (180)의 량이 20 중량% 미만이면 열 전달력이 약해질 수 있고, 필러 (180)의 량이 80 중량% 를 초과할 경우 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400, 2600)과의 밀착력이 저하되는 경향이 발생할 수 있다.
그리고 필러 (180)는 무기필러 또는 유기필러 및 이들의 조합 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 여기서 무기필러는 실리카 (SiO2) , 알루미나 (Al2O3), 황산바륨 (BaSO4), 탈크, 진흙, 운모가루, 수산화알루미늄 (AlOH3), 수산화마그네슘 (Mg(OH)2), 탄산칼슘 (CaCO3), 탄산마그네슘 (MgCO3), 산화마그네슘 (MgO), 질화붕소 (BN), 붕산알루미늄 (AlBO3), 티탄산바륨 (BaTiO3) 및 지르콘산칼슘 (CaZrO3)으로부터 하나 이상 선택된 것을 사용할 수 있다. 그리고 유기필러는 에폭시 수지 분말, 멜라민 수지 분말, 요소 수지 분말, 벤조구아나민 수지 분말, 스티렌 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성될 수 있다.
절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)은 고분자로 이루어지며, 에폭시 수지 및 하기 화학식 1의 액정 올리고머(Liquid Crystal oligomer)를 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00002
여기서, a는 13 ∼ 26의 정수, b는 13 ∼ 26의 정수, c는 9 ∼ 21의 정수, d는 10 ∼ 30의 정수, 및 e는 10 ∼ 30의 정수이다.
상기 액정 올리고머의 주는 액정 (Liquid Crystal)의 특성을 구현하는 구조와 용매에 녹을 수 있는 가용성 구조를 동시에 가지고 있다. 그리고 상기 액정 올리고머 (Liquid Crystal oligomer)는 주쇄의 양 말단 중 하나 이상에 서로 동일하거나 상이한 경화성 그룹이 도입될 수 있다. 다시 말해, 에폭시와 경화제에 의한 경화구조를 가질 수 있는 부분이 양 말단에 존재한다.
이러한 경화성 그룹은 광경화성 그룹 또는 열경화성 그룹이 도입될 수 있다. 또한, 상기 액정 올리고머는 예를 들어, 열경화 또는 광경화성 액정 올리고머에 대해 설명하지만, 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 재료이면 특별히 한정되지 않는다.
상기 열경화성 그룹은 기판 형성용 조성물을 인쇄회로기판 (10) 등의 제조에 이용시 고온경화를 거치면 이들 가교 관능기가 서로 가교되어 견고한 그물망 형태의 안정된 구조를 형성하므로, 인쇄회로기판 (10)의 기계적 물성을 향상시킬 수 있다. 또한, 광경화성 그룹은 자외선 광에 의해 광에너지가 제공되면 가교 관능기가 서로 가교되어 견고한 그물망 형태의 안정된 경화구조를 가질 수 있다.
한편, 복합재층 (105)은 도면에서 단일 층으로 도시하였으나 인쇄회로기판 (10)의 모듈러스를 향상시키기 위해 복수의 층으로 형성할 수도 있고, 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260) 또한 도시한 바와 같이 복수의 층으로 형성할 수 있다.
여기서, 복합재층 (105)은 고분자에 필러 (180)를 포함하고, 유/무기섬유 (170)를 더 포함한 프리프레그 (PPG)일 수 있다. 상기 복합재층 (105)은 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)과 동일한 고분자와 필러 및 필러함량을 사용할 수 있다.
반면, 복합재층 (105)에 혼합된 유/무기섬유 (170) 및 필러 (180)의 함량은 상기 복합재층 (105)의 전체 중량 중 20 내지 80중량%를 충진할 수 있고, 이 중에서 유/무기섬유 (170)는 5 중량% 내지 25 중량% 를 포함할 수 있다. 따라서 유/무기섬유 (170)의 첨가량에 따라 필러 (180)는 복합재층 (105)의 전체 중량 중 5 중량% 내지 75중량% 를 포함하여 형성할 수 있다. 이때 필러 (180)는 열팽창계수를 낮추기지 위해 적어도 5 중량% 이상 첨가되어야 하며, 필러 (180)가 75 중량% 초과하여 첨가되면 필러 (180)의 분산성이 저하되어 필러 (180)의 응집현상이 발생되며, 기판의 표면 조도가 증가할 수도 있다. 또한, 고분자의 점도가 증가하여 제품 성형에 어려움이 있을 수 있다. 그리고 다층으로 형성되는 적층구조에서 층간 밀착력이 저하되는 경우도 발생할 수 있다.
그리고 상기 무기섬유 또는 유기섬유 (170)는 유리섬유, 탄소섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸 섬유, 써모트로픽 액정고분자섬유, 라이소트로픽 액정고분자섬유, 아라미드섬유, 폴리피리도비스이미다졸섬유, 폴리벤조티아졸섬유, 및 폴리아릴레이트섬유로 부터 하나 이상 선택된다. 이중 상기 유리섬유는 T-유리섬유, E-유리섬유, S-유리섬유, 세라믹 섬유 등을 사용할 수 있다. 그리고 유/무기섬유 (180)는 무기섬유, 유기섬유 및 이들을 조합하여 사용할 수도 있다.
이와 같이, 잔동률에 따라 복합재층 (105) 또는 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)에 첨가되는 유/무기섬유 및 필러의 량을 조절함으로써 절연층들 및 복합재층의 열팽창률을 조절할 수 있다. 이에 따라, 열팽창 계수 차이로 인해 발생되는 워피지를 방지할 수 있다. 또한, 열팽창으로 인한 응력완화로 회로 및 회로 상에 실장되는 칩의 손상을 방지할 수 있다.
한편, 도 2는 본 발명의 예시적인 구체 예에 따른 인쇄회로기판의 확대한 단면도이고, 여기서 본 발명의 예시적인 구체 예에 따른 인쇄회로기판의 용이한 설명을 위해 회로층들의 패턴 형상을 임의로 도시한다.
도 2를 참조하면, 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400, 2600)은 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260) 상에 배치되며, 패턴을 형성하여 회로를 구성하는 배선이 된다. 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)의 상부면과 하부면에 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400, 2600)이 배치된다. 다시 말하면, 상기 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400, 2600)은 상기 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260) 사이에 각각 개재된다.
여기서, 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400, 2600)은 패턴으로 형성되기 때문에 절연층들 (110, 130, 150, 220, 240, 260)의 상/하면에 부피 및 면적이 서로 다르게 형성될 수 있다.
예를 들어, 복합재층 (105) 일면에 제1 회로층 (1100)이 형성되고, 제1 회로층 (1100) 상에 제1 절연층 (110)이 형성된다. 그리고 제1 절연층 (110) 상에 제3 회로층 (1300)이 형성된다. 따라서 제1 절연층 (110)은 제1 회로층 (1100)과 제3회로층 (1300)에 접하게 된다. 그리고 복합재층 (105) 타면에 형성된 제2 회로층 (2200)과 제4 회로층 (2400) 또한 제2 절연층 (220)에 접하게 형성된다.
여기서, 인쇄회로기판 (10)의 구조는 복합재층 (105)을 기준으로 제1, 2 절연층 (110, 220)이 상/하 대칭적인 구조를 가지고 있으나, 실제로 적용되는 제품에서는 상대적으로 열팽창이 적은 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400)들이 회로구성을 하게 되어 있기 때문에, 인쇄회로기판 (10)의 중심으로부터 회로층들을 형성하는 구리의 부피나, 면적이 다르게 형성될 수 있다. 즉, 제1, 2 절연층 (110, 220) 상에 형성되는 구리층, 즉 잔동률이 서로 다르게 형성된다.
이처럼 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400)이 제1, 2 절연층들 (110, 220) 상에 형성된 면적 및 부피가 서로 다르게 형성되어 있기 때문에 회로층들 (1100, 1300, 2200, 2400)이 접촉형성되는 복합재층 (105) 또는 제1, 2 절연층 (110, 220)에 전달되는 열에너지가 서로 다르게 전달될 수 있다.
다시 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 절연층 (220)에 접촉형성되어 있는 제2, 4 회로층 (2200, 2400)은 잔동률이 낮은 상태로 형성되고, 제1 절연층 (110)에 접촉형성되어 있는 제1, 3 회로층 (1100, 1300)은 제2, 4 회로층 (2200, 2400) 보다 잔동률이 높게 형성되어 있다. 이때, 잔동률이 높은 제1 절연층 (110)은 잔동률이 낮은 제2 절연층 (220) 보다 많은 열에너지를 전달 받아 열팽창률이 높을 수 있다.
여기서, 잔동률에 따른 제1 절연층 (110) 또는 제2 절연층 (220)의 필러량을 조절할 수 있다. 다시 말해, 잔동률에 따라 절연층에 첨가되는 필러의 량을 조절함으로써 전달된 열에너지에 따른 열팽창률을 조절할 수 있다. 이에 따라 잔동률이 높은 제1 절연층 (110)과, 잔동률이 낮은 제2 절연층 (220)의 필러 함량을 서로 다르게 혼합하여 열팽창으로 인한 워피지를 방지할 수 있다.
예를 들어 설명하면, 잔동률은 절연층의 일면 (100%) 및 타면 (100%)에 형성된 회로층의 면적을 계산한 백분률로 총 200%로 정의한다. 그리고, 제1 및 제2절연층 (110, 220)은 동일한 고분자와 동일한 종류의 필러를 사용하고 동일한 필러함량을 가진 것으로 가정할 때, 잔동률이 80%를 갖는 제1 절연층 (110)으로 가정하고, 잔동률이 60%를 갖는 제2 절연층 (220)으로 가정하면, 인쇄회로기판 (10)은 열에너지를 많이 받은 방향으로 즉, 잔동률이 높은 제1 절연층 (110) 방향으로 볼록하게 휨이 발생할 수 있다.
여기서 열팽창이 많이 발생된 제1 절연층 (110)에 필러를 더 혼합하여 제1 절연층 (110)의 열팽창을 낮추어 워피지를 방지할 수 있다. 또는, 제2 절연층 (220)에 필러량을 저감하여 열팽창을 높여 제1 절연층 (110)과 제2 절연층 (220)의 열팽창 비율을 조절하여 워피지를 방지할 수 있다.
즉, 서로 다른 잔동률을 가진 제1 절연층 (110)과 제2 절연층 (220)에 필러함량을 증가시키거나 저감시켜 제1 절연층 (110)과 제2 절연층 (220)의 열팽창 계수를 서로 다르게 형성하여 한 방향으로 휘는 워피지를 방지할 수 있다. 이때, 필러 함량은 잔동률이 10 내지 20% 차이를 나타낼 때, 필러 함량을 1 내지 10%를 증가시키거나 저감시킬 수 있다. 이를 통해 절연층의 열팽창률을 조절하여 워피지를 방지할 수 있다.
이와 같이, 필러를 필요한 량으로 첨가하기 때문에 재료절약으로 제조비용을 절약할 수 있고, 별도의 휨 방지수단이 필요 없기 때문에 가볍고, 박형화이면서 집적도를 향상시킬 수 있다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 예시적인 구체 예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 도시한 공정도이다. 여기서 중복 설명을 회피하기 위해 도 1 및 도 2를 인용하여 설명한다.
일면과 타면을 가지는 복합재층을 제공하는 단계, 상기 복합재층의 일면에 제1 회로층과 상기 타면에 제2 회로층을 각각 형성하는 단계 및 상기 제1 회로층 상에 제3 회로층을 형성하고 상기 제1 회로층과 상기 제3 회로층 사이에 제1 절연층을 형성하고, 상기 제2 회로층 상에 제4 회로층을 형성하고 상기 제2 회로층과 상기 제4 회로층 사이에 제2 절연층을 형성하는 단계; 를 포함한다.
여기서 상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층의 필러함유량을 서로 다르게 형성하고, 상기 제1 절연층의 잔동률이 상기 제2 절연층보다 높게 형성되는 경우 상기 제1 절연층의 필러 함유량을 상기 제2 절연층의 필러함유량 보다 높은 형성한다.
또는, 일면과 타면을 가지는 복합재층을 제공하는 단계, 상기 복합재층의 일면에 제1 회로층과 상기 타면에 제2 회로층을 각각 형성하는 단계 및 상기 제1 회로층 상에 제3 회로층을 형성하고 상기 제1 회로층과 상기 제3 회로층 사이에 제1 절연층을 형성하고, 상기 제2 회로층 상에 제4 회로층을 형성하고 상기 제2 회로층과 상기 제4 회로층 사이에 제2 절연층을 형성하는 단계; 를 포함한다.
여기서 상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층의 필러함유량을 서로 다르게 형성하고, 상기 제1 절연층의 잔동률이 상기 제2 절연층보다 높게 형성되는 경우 상기 제 2절연층의 필러 함유량을 상기 제1 절연층의 필러함유량 보다 적게 형성한다.
이를 보다 구체적으로 설명하기 위해서, 도 3에 도시된 바와 같이, 복합재층 (105)을 제공한다. 상기 복합재층 (105)은 액정 올리고머와, 유/무기섬유 (170)와, 필러 (180)를 포함할 수 있으며 단일층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 이러한 복합재층 (105)은 인쇄회로기판 (10)의 모듈러스를 향상시킬 수 있다. 복합재층 (105)의 액정 올리고, 유/무기섬유 (170)와, 필러 (180)는 전술한 바와 같기 때문에 생략하기로 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 복합재층 (105)의 적어도 일면에 회로층을 형성한다. 이때 복합재층 (105)의 일면에 형성된 제1 회로층 (110)과, 타면에 형성된 제2 회로층 (220)을 형성할 수 있다. 상기 제1 회로층 (110)과 상기 제2 회로층 (220)의 형성면적이 서로 다르게 형성될 수 있다.
상기 제1, 2 회로층 (1100, 2200)은 회로배선으로 패턴으로 형성할 수 있다. 그래서 이러한 회로배선은 미리 결정된 패턴으로 형성할 수 있다. 이때, 제1, 2 회로층 (1100, 2200)은 도금방식으로 형성할 수도 있고, 현상 (develope) 및 식각 (etching) 공정 등을 통해서 패턴을 형성할 수 있다. 그리고 상기 제1, 2 회로층 (110, 220)은 구리로 형성할 수도 있고, 전도성 금속 등으로 형성할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 회로층 (1100) 상에 제1 절연층 (110)을 형성한다. 그리고 제2 회로층 (2200) 상에 제2 절연층 (220)을 형성한다. 제1, 2 절연층 (110, 220)은 동박적층판 (500)을 제1 회로층 (110) 또는 제2 회로층 (220)에 적층시키고 라미네이트시켜 형성할 수 있다.
여기서, 동박적층판 (500)은 절연필름 (510)과, 상기 절연필름 (510) 상에 동박층 (520)이 형성되어 있다. 여기서 절연필름 (510)은 고분자와 고분자에 필러가 혼합되어 있다. 이때 상기 동박층 (520) 상에 도금 공정들을 통해 패터닝하여 회로층을 형성할 수 있다. 상기 회로층은 패턴닝을 통해서 회로를 형성하게 되는데 상기 회로 설계에 따라서 회로층들의 형성면적 및 부피 등이 서로 다른 회로층들이 형성된다. 그래서 상기 회로층이 형성된 면적을 비교하여 절연필름 (510)의 필러함량이 서로 다른 동박적층판을 복합재층의 일면, 타면에 각각 배치할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 동박층 (520)을 식각하여 패턴닝하여 제1 절연층 (110) 상에 제3 회로층 (1300)을 형성할 수 있다. 그리고 상기 제1 회로층과 제3회로층을 전기적을 연결하도록 비아 가공하고, 상기 비아를 구리를 채우는 공정을 할 수 있다.
또한, 제2 회로층 (2200) 상에도 동박적층판 (500)을 라미네이트시켜 제2 절연층 (220) 상에 형성된 제4 회로층 (2400)을 형성할 수 있다. 이처럼 동박적층판을 복수회 적층시켜 복합재층 (105)을 중심으로 대칭 또는 비대칭의 절연층들과 회로층들로 형성된 인쇄회로기판 (10)을 형성할 수 있다.
여기서 예를 들어 설명하면, 제1, 2 회로층 (1100, 2200)은 제1, 2 절연층 (110, 220)에 커버된다. 제1, 2 회로층 (1100, 2200)은 전자부품 등에 연결되어 신호를 전달하고 상기 신호 전달과정에서 소정의 열이 발생하게 된다. 상기 열에너지는 상기 제1 절연층 (110) 및 제2 절연층 (220)에 전달된다. 여기서 회로층에 사용되는 구리의 열팽창 계수와 열전달 계수는 상기 제1, 2 절연층 (110, 220)에 사용되는 절연재의 열팽창계수와 열전달 계수가 서로 상이할 수 있다. 게다가 상기 회로층들은 부피 및 면적에 의해서 서로 다른 열에너지가 발생되고, 상기 열에너지는 절연층들에 전달된다.
종래에는 열팽창계수가 동일하게 적용된 절연층들을 적층시켜 동일한 복합재층을 중심으로 동일한 열팽창계수가 적용된 절연층들이 적층되었다. 이에 따라 서로 다른 형성면적을 갖는 회로층들으로 인해 서로 다른 열에너지를 전달받는다. 그러나 절연층들이 동일한 열팽창률을 갖는 절연재료로 형성되어 상기 절연층들의 적층으로 형성된 인쇄회로기판은 어느 하나의 방향으로 휘는 워피지가 발생할 수 있다.
따라서 열에너지를 많이 받는 절연층은 열팽창 계수가 큰 절연재료를 사용하고 열에너지를 적게 받는 절연층은 열팽창 계수가 작은 절연재를 사용하여 상기 복합재층 (105)을 중심으로 어느 하나의 방향으로 열팽창이 집중되는 것을 방지하여 인쇄회로기판의 휨을 방지할 수 있다.
이러한 열팽창을 조절하기 위해서 회로층들의 형성면적에 대응되도록 필러 또는 유/무기섬유 조절하여 열팽창 계수를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 회로층 (1100)과 제3 회로층 (1300)의 형성면적 즉, 제1 절연층 (110)의 잔동률이 제2절연층의 잔동률(제2 회로층 (2200)과 제4 회로층 (2400)의 형성면적)보다 작게 형성될 경우, 제1 절연층 (110)의 필러량을 조절하거나, 제2 회로층 (2200)과 제4 회로층 (2400)이 둘러쌓고 있는 제2 절연층 (220)의 필러량을 조절할 수 있다.
다시 말해, 제1 절연층 (110)과 제2 절연층 (2200)에 필러량을 조절하여 제1 절연층 (110)과 제2 절연층 (220)이 서로 다른 열팽창 계수를 갖도록 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 절연층 (110)과 제2 절연층 (220)의 열팽창계수 즉, 필러가 동일하게 형성된 경우에 제2 회로층 (2200)과 제4 회로층 (2400)의 형성면적이 제1, 3 회로층 (1100, 1300)보다 크게 될 경우, 제2 절연층 (220) 방향으로 볼록하게 휨이 발생할 수 있다. 이때, 제2 절연층 (220)에 필러량을 증가시키거나, 제1 절연층 (110)의 필러량을 저감시켜 인쇄회로기판 (10)의 워피지를 저감시킬 수 있다. 반대로 워피지가 발생하는 경우에도 이와 같은 방법으로 인쇄회로기판 (10)의 워피지를 저감할 수 있다. 또는, 제1 회로층 (1100) 과 제2 회로층 (2200)은 미리 결정된 회로 패턴으로 형성할 수 있기 때문에 이에 대응하여 필러 또는 유/무기섬유를 조절할 수 있다.
이때, 제1, 2 절연층 (110, 220)의 필러 함량은 20 내지 80중량%으로 형성될 수 있으며, 함량을 조절하여 제1 절연층 (110)과 제2절연층 (220)의 열팽창 계수를 서로 다르게 형성할 수 있다. 또한, 복합재층 (105)의 유/무기섬유 (170)의 함량 또한 조절하여 인쇄회로기판의 워피지를 저감시킬 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 절연층 (110) 또는 제2 절연층 (220) 상에 각각 동박적층판은 반복적으로 적층시키고 라미네이트 시킨다. 이처럼 동박적층판을 반복적으로 라미네이트시켜 복수의 절연층과 회로층을 갖는 인쇄회로기판을 형성할 수 있다.
따라서 절연층들은 적어도 일면에 회로층을 구비하고 이에 따른 열에너지를 제공받을 수 있다. 그래서 절연층은 회로층의 노출 면적 및 부피에 따른 열팽창을 하게 되고, 절연층들은 서로 다른 열팽창계수를 가질 수 있다.
이와 같이, 절연층들의 필러 함량을 조절하여 서로 다른 열팽창률을 갖는 절연층들을 형성함으로써 인쇄회로기판의 워피지를 방지할 수 있다.
실험 예
본 실험예들에서는 인쇄회로기판에 사용되는 고분자 재료인 복합재층의 열팽창률에 따른 워피지 발생 특성을 관찰하기 위해 필러의 량을 조절하여 워피지 현상을 관찰하였다.
먼저, 인쇄회로기판의 구성은 중복설명을 회피하기 위해 도 1 및 도 2를 인용한다.
인쇄회로기판 (10)의 중앙에 형성되는 복합재층 (105)이 형성되어 있다. 여기서 복합재층 (105)은 인쇄회로기판 (10)의 모듈러스를 향상시키기 위해 유리섬유 (90)를 갖는 프리프레그일 수 있다. 이러한 복합재층 (105)은 한층으로 형성될 수도 있고 복수의 층으로 형성될 수도 있다. 그리고 복합재층 (105)의 양면에 회로층이 형성된다. 그리고 상기 회로층 상에 절연층이 형성된다. 이처럼 회로층과 절연층이 교대로 번갈아 순차적으로 적층 형성된다.
이와 같이, 인쇄회로기판 (10)은 복합재층 (105)을 중심으로 거울면 대칭 구조로 형성될 수 있다.
한편, 회로층들은 각각 회로패턴이 형성되기 때문에 노출면적이 서로 상이하게 형성되어 노출 부피도 또한 서로 상이하게 형성될 수 있다.
표 1은 인쇄회로기판 (10)의 각 층들의 두께 및 회로층들의 잔동률을 나타낸다. 여기서 두께는 인쇄회로기판 (10)의 전체 두께에 각층의 두께를 비율로 환산한 백분률이고, 회로층들의 노출 비율은 절연층들의 일면 상에 형성된 구리의 잔유량(잔동률)을 백분율로 나타낸다.
층 두께(%) 동박 노출 비율(잔동률 %)
제3 절연층 12.8 -
제3 회로층 4.2 43.4
제1 절연층 12.8 -
제1 회로층 4.2 39.8
복합재층 32.0 -
제2 회로층 4.2 53.0
제2 절연층 12.8 -
제4 회로층 4.2 46.9
제4 절연층 12.8 -
이와 같이, 회로층들은 회로패턴을 구성하기 위해서 회로층들은 서로 다른 노출 비율 (잔동률)로 형성될 수 있다. 이에 따라 회로층들의 잔동률에 따라 서로 다른 열에너지가 복합재층 및 절연층들에 전달될 수 있다.
비교 예
비교 예에서는 실험 예에서와 같이, 인쇄회로기판을 형성하였고, 복합재층 및 절연층들에 동일한 에폭시계 수지, 동일한 함량의 액정 올리고머를 포함하고 동일한 함량으로 유/무기섬유 또는 필러를 혼합하였다. 이때, 유/무기섬유 및 필러는 절연층들의 잔동률에 관계없이 필러의 량을 40 중량%로 동일하게 첨가하여 인쇄회로기판을 구성하였다. 그리고 복합재층 및 절연층들에 혼합되는 필러 또한 동일한 종류를 사용하였다.
실시 예 1
실시 예1에서는 상기 비교 예와 다르게 복합재층 및 절연층들에 형성된 잔동률 즉, 구리의 부피와 면적에 대하여 복합재층 및 절연층들에 혼합되는 필러의 량을 조절하여 첨가하였다.
표 1에 전술한 바와 같이, 제1 회로층은 39.8%, 제3 회로층의 43.4%로 제1 회로층과 제3 회로층 상에 개재되는 제1 절연층의 잔동률은 83.2%로 형성된다. 그리고 제2 회로층의 잔동률은 53.0%, 제4 회로층의 잔동률은 46.9%로 제2 회로층과 제4 회로층 사이에 개재된 제2 절연층의 잔동률은 99.9%로 형성된다.
여기서 잔동률이 낮은 제1 절연층에는 필러의 함량을 20%를 저감하여 혼합하였고, 잔동률이 높은 제2 절연층에는 필러의 함량을 30%를 증가시켜 혼합하였다. 이처럼 잔동률이 서로 다르게 형성된 상기 제1 절연층과 제2 절연층에 필러의 첨가량을 서로 다르게 첨가하여 열팽창에 따른 워피지를 관찰하였다.
실시 예 2
실시 예 2는 실시 예 1과 비교하여 복합재층의 고분자에 유리섬유를 함침시키고, 상기 유리섬유의 함량을 조절하여 복합재층의 열팽창률을 측정하였다. 여기서 고분자의 성분 및 함량을 동일하게 유지하고 필러의 함량 및 성분 또한 동일하게 유지하면서, 유리섬유를 함량을 조절하여 복합재층을 단일층 및 두 개의 층으로 형성하였다.
물성측정 및 분석
실시 예 1, 실시 예 2 및 비교 예에서 형성된 복합재층 및 절연층들의 열팽창 률에 따른 인쇄회로기판의 워피지를 측정하였다. 워피지에 따른 인쇄회로기판의 변형률을 측정하기 위해서 ASAME (Target Model & 2D Model) 및 GPA 제품을 사용하였고, 변형률 정보는 변형 전의 기판의 위치정보와 변형 후의 기판의 위치정보 간의 차이를 이용하여 워피지를 관찰하였다.
표 2는 비교 예, 실시 예 1 및 실시 예 2의 워피지 발생 유무를 정리한 표이다.


수지 성분 및 함량
제1 절연층의 필러함량
제2 절연층의 필러함량
제1 복합재층의 유리섬유 함량
제2 복합재층의 유리섬유 함량
워피지
발생 유무

비교 예
동일
40중량%
40중량%
40중량%
40중량%
O

실시 예 1
동일
40중량%
-20중량%
40중량%
+30중량%
40중량%
40중량%
X

실시 예 2
동일
40중량%
40중량%
40중량%
-5중량%
40중량%
+25중량%
X
표 2에서 나타낸 바와 같이, 회로층의 부피 및 면적에 따른 열발생량이 서로 상이하기 때문에 동박층들 사이에 배치되는 복합재층에 전달되는 열 또한 상이하여 복합재층들의 열팽창이 서로 다르게 나타난다.
그래서 비교 예에서와 같이, 회로층의 부피 및 면적을 동일한 수지에 동일한 필러를 사용하였을 때, 열팽창에 따른 휨 정도가 서로 상이하여 인쇄회로기판의 휨이 발생할 수 있다.
반면 실시 예 1 및 실시 예 2에 나타난 바와 같이, 회로층의 부피 및 면적에 따라 필러의 량 및 유리섬유의 량을 조절하였을 경우, 필러가 복합재층에 전달된 열을 배출하는 정도가 다르기 때문에 열팽창 정도가 상/하가 서로 대칭이 될 수 있어 워피지를 방지할 수 있게 된다.
한편, 복합재층에 유/무기섬유의 첨가량을 조절하여 열팽창률을 조절함으로써 서로 다른 열팽창 계수를 갖는 복합재층을 형성하여 워피지를 방지할 수 있게 된다. 또한, 워피지 방지를 위한 별도의 구조물이 필요 없기 때문에 박형화, 집적화를 구현할 수 있다.
10: 인쇄회로기판 105: 복합재층
110: 제1 절연층 130: 제3 절연층
150: 제5 절연층 170: 유/무기섬유
180: 펄러 220: 제2 절연층
240: 제4 절연층 260: 제6 절연층
500: 동박적층판 510: 절연필름
520: 동박층 1100: 제1 회로층
1300: 제3 회로층 2200: 제2 회로층
2400: 제4 회로층

Claims (19)

  1. 일면에 대응되는 타면을 갖는 복합재층;
    상기 일면 상에 형성되는 제1 절연층; 및
    상기 타면 상에 형성되는 제2 절연층; 을 포함하며,
    상기 제1 절연층, 상기 제2 절연층 및 복합재층의 열팽창계수가 서로 다르게 형성된 인쇄회로기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 절연층과 상기 복합재층 사이에 형성된 제1 회로층;
    상기 제2 절연층과 상기 복합재층 사이에 형성된 제2 회로층; 을 포함하고,
    상기 제1 회로층과 상기 제2 회로층은 서로 다른 형성면적을 갖는 인쇄회로기판.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복합재층 또는 상기 제1, 2 절연층은,
    상기 제1, 2 회로층과 서로 교대로 반복적으로 적층되어 형성된 인쇄회로기판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복합재층은 유기섬유 또는 무기섬유, 액정 올리고머, 에폭시계 수지 및 필러를 포함하는 인쇄회로기판.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 절연층 및 제2 절연층은 액정 올리고머, 에폭시계 수지, 필러를 포함하는 인쇄회로기판.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 액정 올리고머는 하기 화학식 1로 표시되는 인쇄회로기판.

    [화학식 1]
    Figure pat00003

    여기서, a는 13 ∼ 26의 정수, b는 13 ∼ 26의 정수, c는 9 ∼ 21의 정수, d는 10 ∼ 30의 정수, 및 e는 10 ∼ 30의 정수이다.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 유기섬유 또는 무기섬유 및 필러는 상기 복합재층의 100 중량%에 대하여 20 내지 80중량%를 포함하는 인쇄회로기판.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 무기섬유 또는 유기섬유의 함량은 상기 복합재층의 전체 중량 중 5 내지 25 중량% 로 형성되고, 상기 필러는 5 내지 75중량%로 형성되는 인쇄회로기판.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 무기섬유 또는 유리섬유는 유리섬유, 탄소섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸 섬유, 써모트로픽 액정고분자섬유, 라이소트로픽 액정고분자섬유, 아라미드섬유, 폴리피리도비스이미다졸섬유, 폴리벤조티아졸섬유, 및 폴리아릴레이트섬유로 부터 하나 이상 선택된 인쇄회로기판.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 유리섬유는 T-유리섬유, E-유리섬유, S-유리섬유, 세라믹 섬유 및 이들의 혼합물 중 선택된 어느 하나로 형성된 인쇄회로기판.
  11. 청구항 5에 있어서,
    상기 필러는 상기 제1 절연층 또는 제2 절연층의 100 중량%에 대하여 20 내지 80중량%를 포함하는 인쇄회로기판.
  12. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 필러는 유기필러, 무기필러 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중 어느 하나로 형성되는 인쇄회로기판.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 무기필러는 실리카 (SiO2), 알루미나 (Al2O3), 탄화규소 (SiC), 황산바륨 (BaSO4), 탈크, 운모가루, 수산화알루미늄 (AlOH3), 수산화마그네슘 (Mg(OH)2), 탄산칼슘 (CaCO3), 탄산마그네슘 (MgCO3), 산화마그네슘 (MgO), 질화붕소 (BN), 붕산알루미늄 (AlBO3), 티탄산바륨 (BaTiO3), 지르콘산칼슘 (CaZrO3) 및 이들의 조합 중 하나인 인쇄회로기판.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 유기필러는 에폭시 수지 분말, 멜라민 수지 분말, 요소 수지 분말, 벤조구아나민 수지 분말, 스티렌 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성된 인쇄회로기판.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 회로층과 제2 회로층의 잔동률이 10 내지 20%범위 증가함에 따라 상기 제1 절연층, 제2 절연층 및 복합재층의 필러함량은 1 내지 10중량%범위에서 조절하는 인쇄회로기판.
  16. 일면과 타면을 가지는 복합재층을 제공하는 단계;
    상기 복합재층의 일면에 제1 회로층과 상기 타면에 제2 회로층을 각각 형성하는 단계; 및
    상기 제1 회로층 상에 제3 회로층을 형성하고 상기 제1 회로층과 상기 제3 회로층 사이에 제1 절연층을 형성하고,
    상기 제2 회로층 상에 제4 회로층을 형성하고 상기 제2 회로층과 상기 제4 회로층 사이에 제2 절연층을 형성하는 단계; 를 포함하며,
    상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층의 필러함유량을 서로 다르게 형성하고,
    상기 제1 절연층의 잔동률이 상기 제2 절연층보다 높게 형성되는 경우 상기 제1 절연층의 필러 함유량을 상기 제2 절연층의 필러함유량 보다 높게 형성하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  17. 일면과 타면을 가지는 복합재층을 제공하는 단계;
    상기 복합재층의 일면에 제1 회로층과 상기 타면에 제2 회로층을 각각 형성하는 단계; 및
    상기 제1 회로층 상에 제3 회로층을 형성하고 상기 제1 회로층과 상기 제3 회로층 사이에 제1 절연층을 형성하고,
    상기 제2 회로층 상에 제4 회로층을 형성하고 상기 제2 회로층과 상기 제4 회로층 사이에 제2 절연층을 형성하는 단계; 를 포함하며,
    상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층의 필러함유량을 서로 다르게 형성하고,
    상기 제1 절연층의 잔동률이 상기 제2 절연층보다 높게 형성되는 경우 상기 제 2절연층의 필러 함유량을 상기 제1 절연층의 필러함유량 보다 적게 형성하는 인쇄회로기판.
  18. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 제1 회로층과 제2 회로층의 잔동률이 10 내지 20%범위 증가함에 따라 상기 제1 절연층, 제2 절연층 및 복합재층의 필러함량은 1 내지 10중량%범위에서 조절하는 인쇄회로기판의 제조방법.
  19. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 필러는 상기 제1 절연층 또는 제2 절연층의 100 중량%에 대하여 20 내지 80중량%를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법.

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