KR20150116760A

KR20150116760A - 복합 기판

Info

Publication number: KR20150116760A
Application number: KR1020140155215A
Authority: KR
Inventors: 이홍정
Original assignee: 아조텍 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-11-10
Publication date: 2015-10-16
Also published as: US20150287495A1; CN104981094A; TWI477209B; JP2015199330A; TW201540142A

Abstract

전도성 층과 홀-함유 절연층을 포함하는 복합 기판이 제공된다. 홀-함유 절연층은 전도성 층 위에 배치되고 두께 방향을 따라 홀-함유 절연층의 표면으로부터 연장하는 복수의 홀들을 가진다.

Description

복합 기판{Composite Substrate}

본 발명은 복합 기판에 대한 것이다

새로운 세대의 전자 제품들은 소형 크기이고 고주파 전송의 높은 성능을 가지는 것이 필요하므로, 회로판은 높은 배선 밀도를 가져야 하며 회로판의 재료는 더욱 엄격한 조건들을 만족해야 한다. 일반적으로, 고주파 전자 부품들은 회로 기판에 접합된다. 전송 속도와 신호 전송의 완전성을 유지하기 위하여, 회로 기판은 낮은 유전 상수와 소산(dissipation) 계수를 가져야 한다. 따라서, 고주파 회로 기판을 제조하기 위한 낮은 유전 상수와 소산 계수를 가지는 재료를 개발하는 것은 현재 기술 분야의 연구자들이 해결해야하는 문제이다.

본 발명은 전도성층과 홀-함유 절연층을 포함하는 복합 기판을 제공함을 목적으로 한다.

홀-함유 절연층은 전도성 층 위에 배치되고 두께 방향을 따라 홀-함유 절연층의 표면으로부터 연장하는 복수의 홀들을 가진다. 홀-함유 절연층은 약 1의 유전 상수를 가지는 공기로 충진되는 홀들을 가지므로, 절연층의 유전 상수의 조건들을 만족하고 이 기술 분야의 연구자들이 문제를 해결하도록 홀-함유 절연층의 유전 상수는 홀이 없는 절연층의 유전 상수보다 더 작다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 홀들은 관통 홀들 또는 막힌(blind) 홀들이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복합 기판은 고주파 용도의 복합 기판이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복합 기판은 추가로 전도성 층과 홀-함유 절연층 사이에 설치된 접착층을 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복합 기판은 추가로 홀-함유 절연층의 표면을 추가로 덮는 또 다른 전도성 층을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전도성 층은 구리, 알루미늄, 철, 은, 팔라듐, 니켈, 크롬, 몰리브데늄, 텅스텐, 아연, 크롬, 망간, 코발트, 금, 주석, 납, 스테인레스강 또는 그 조합으로 이루어진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 홀-함유 절연층은 열경화 폴리이미드, 열가소성 폴리이미드, 액정 폴리머(LCP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 테플론, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리아미드, 아크릴 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르, 실리콘, 폴리우레탄(PU), 폴리카보네이트(PC), 부틸 고무 또는 그 조합으로 제조된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복합 기판은 홀들에 충진된 기능성 접착제를 더 포함하고, 기능성 접착제는 열 전도성 접착제, 전기 전도성 접착제 또는 그 조합이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기능성 접착제는 홀-함유 절연층의 표면을 덮는다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열 전도성 접착제는 복수의 열 전도성 입자들을 가지며, 상기 열 전도성 입자들은 보론 니트라이드, 알루미늄 니트라이드, 알루미늄 옥사이드, 실리콘 카바이드, 아연 옥사이드 또는 그 조합이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전기 전도성 접착제는 복수의 전기 전도성 물질을 가지며, 상기 전기 전도성 물질은 구리, 알루미늄, 알루미늄, 철, 은, 팔라듐, 니켈, 크롬, 몰리브데늄, 텅스텐, 아연, 크롬, 망간, 코발트, 금, 주석, 납, 스테인레스강 또는 그 조합이다.

본 발명은 또한, 두께 방향으로 홀-포함 절연층의 표면으로부터 연장하는 복수의 홀들을 가지는 고주파 용도용 홀-함유 절연층을 제공하며, 상기 홀들이 관통홀들 또는 막힌 홀들이다.

본 발명에 따르면 홀-함유 절연층으로 인해 유전상수보다 작은 효과가 있다.

본 발명은 이하와 같은 첨부 도면들을 참조하여, 실시예의 이하의 상세한 설명을 검토하면 보다 완전히 이해될 수 있다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기판의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기판의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기판의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기판의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고주파 용도를 위한 홀-함유 절연층의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고주파 용도를 위한 홀-함유 절연층의 단면도이다.

이하의 실시예들은 상세한 설명을 위하여 첨부 도면들과 같이 개시된다. 명확하게 도시하기 위하여, 많은 실시의 세부 사항들이 이하의 상세한 설명에 설명된다. 그러나, 이들 실시의 상세한 사항들은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 즉, 이들 실시의 상세한 사항들은 본 발명의 실시예들의 부분에서는 필요하지 않다. 또한, 도면들을 단순화하기 위하여, 종래의 구조와 요소들의 일부는 개략적인 도면들로 도시된다.

일반적으로, 고주파 전송을 위한 회로 보드 기판은 낮은 유전 상수와 소산 계수(dissipation factor)를 가진다. 기판의 신호 전송 속도는 기판의 유전 상수의 제곱근에 반비례하므로, 기판의 유전 상수가 작을수록, 신호 전송 속도는 더 높다. 또 다른 측면에서, 낮은 소산 계수는 신호 전송 동안 손실이 적은 것을 나타내며, 따라서 낮은 소산 계수를 가지는 재료가 더 양호한 신호 전송 품질을 제공할 수 있다.

더욱 낮은 유전 상수와 소산 계수를 가지는 기판을 제공하기 위하여, 본 발명은 전도성 층과 홀-함유 절연층을 포함하는 복합 기판을 제공한다. 고주파 기판의 분야에서 절연층의 유전 상수의 조건을 충족하기 위하여, 홀-함유 절연층의 유전 상수가 홀이 없는 절연층의 유전상수보다 낮도록 홀-함유 절연층은 유전 상수가 1인 공기로 충진된 복수의 홀들을 가진다. 즉, 복합 기판은 고주파 용도를 위한 복합 기판일 수 있다. 복합 기판의 실시예들은 이하에 상세히 설명되지만, 이에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기판의 단면도이다. 복합 기판은 전도성 층(110)과 홀-함유 절연층(120)을 포함한다.

일 실시예에서, 전도성 층(110)은 구리, 알루미늄, 철, 은, 팔라듐, 니켈, 크롬, 몰리브데늄, 텅스텐, 아연, 망간, 코발트, 금, 주석, 납, 스테인레스강 또는 그 조합으로 제조되나, 이에 한정되지는 않는다. 일 실시예에서, 전도성 층(110)은 5 미크론(microns) 내지 70 미크론의 두께를 가진다. 그러나, 전도성 층(110)의 두께는 복합 기판의 용도에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 이와 같이 전도성 층(110)의 두께는 상기 실시예에 한정되지 않는다.

홀-함유 절연층(120)은 전도성 층(110) 위에 배치되고 홀-함유 절연층(120)의 두께 방향(Dt)을 따라 홀-함유 절연층(120)의 표면으로부터 연장하는 복수의 홀(120a)들을 가진다. 도 1 도시와 같이, 홀(120a)의 연장 방향은 두께 방향(Dt)에 실질적으로 평행이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 홀은 기판 내로 비스듬히 연장할 수 있으며; 즉, 홀(120a)의 연장 방향과 두께 방향 사이에는 90도보다 작은 예각이 존재한다. 홀(120a)은 CNC 기계적인 드릴링, 몰드를 사용한 마이크로 펀칭, 레이저 드릴링 또는 리소그래피(lithography) 및 에칭 공정들, 등과 같은 소정의 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다. 홀(120a)은 위의 패터닝 공정의 공정 파라미터들을 조정함으로써 형성될 수 있는, 관통 홀 또는 막힌 홀일 수 있다. 실시예에서, 도 1 도시와 같이, 홀(120a)은 관통 홀이다. 따라서, 홀(120a)의 깊이는 홀-함유 절연층(120)의 두께(t1)와 같다. 홀-함유 절연층(120)의 두께(t1)는 특정 조건(예컨대, 전기적 성질의 조건들)들에 따라 적절히 조정될 수 있으며 이에 한정되지 않는다. 그러나, 일 실시예에서, 홀-함유 절연층(120)의 두께(t1)는 5 미크론 내지 260 미크론 범위이다. 또한, 홀(120d)의 직경(d)은 또한 한정되지 않는다.

홀(120a)은 다각형, L-형상, 십자-형상 또는 별 형상과 같은 평면으로 다양한 형상을 가지나, 이에 한정되지는 않는다. 더욱이, 일 실시예에서, 평면도로서, 구멍 비율(즉, 모든 홀들의 면적/홀-함유 절연층의 표면 면적)이 5%보다 크다. 다른 측면에서, 홀(120a)은 직사각형, 원추형 또는 사다리형과 같이 측면으로 다양한 형상을 가지나, 이에 한정되지 않는다. 실시예에서, 홀(120a)은 도 1 도시와 같이 측면도로 직사각형 형상을 가진다.

일 실시예에서, 홀-함유 절연층은 열경화성(thermosetting) 폴리이미드, 열가소성 폴리이미드, 액정 폴리머(LCP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 테플론, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리아미드, 아크릴 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르, 실리콘, 폴리우레탄(PU), 폴리카보네이트(PC), 부틸 고무 또는 그 조합으로 제조된다. 위의 재료들은 거의 2와 같거나 그보다 더 큰 유전 상수를 가진다. 본 발명은 고주파 기판 분야의 절연층의 유전 상수의 필요를 충족하기 위하여 홀(120)들과 위의 재료를 결합함으로써 2보다 작은 유전 상수를 가지는 홀-함유 절연층(120)을 제공한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기판의 단면도이다. 도 2 도시와 같이, 복합 기판은 전도성 층(110)과 홀-함유 절연층(120)을 포함한다. 도 2와 1의 복합 기판들 사이의 차이는 도 2의 홀-함유 절연층(120)의 홀(120b)들은 레이저 드릴링 공정에 의해 제조될 수 있는 막힌 홀들인 점이다. 일 실시예에서, 홀(즉, 막힌 홀)의 깊이(t2)는 홀-함유 절연층(120)의 두께(t1)의 5-80%이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기판의 단면도이다. 도 3과 2의 복합 기판들 사이의 차이는 도 3의 복합 기판이 전도성 층(110)과 홀-함유 절연층(120) 사이에 형성된 접착층(130)을 더 포함하는 점이다. 접착층(130)은 전도성 층(110)과 홀-함유 절연층(120) 사이에 양호한 접착을 제공하도록 사용된다. 접착층(130)은 열경화성 접착제, 하이브리드 접착제 또는 압력 민감성 접착제일 수 있다. 접착층(130)은 에폭시 수지, 페녹시 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 고무-기반 수지, p-실렌 수지, 비스말레이미드(bismaleimide) 수지, 폴리이미드 수지 또는 그 혼합물로 제조될 수 있다. 접착층(130)은 3미크론 내지 50미크론 범위 두께를 가질 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기판의 단면도이다. 도 4와 1의 복합 기판들 사이의 차이는 도 4의 복합 기판은 홀-함유 절연층(120)의 표면을 덮는 또 다른 전도성 층(110')을 포함하는 것이다. 전도성 층(110')의 재료는 상기 실시예들의 전도성 층(110)의 재료와 동일할 수 있으므로, 여기서는 생략된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복합 기판의 단면도이다. 도 5와 1의 복합 기판 사이의 차이는 도 5의 복합 기판이 홀들에 충진된 기능성 접착제(140)를 더 포함하는 점이며, 기능성 접착제는 열 전도성 접착제, 전기 전도성 접착제, 그 조합 또는 다른 기능들을 가진 접착제일 수 있다. 그러므로, 도 5의 복합 기판은 열 전도 또는 전기 전도와 같은 다른 기능을 나타낼 수 있다.

예컨대, 기능성 접착제(140)가 도 5의 홀(120a)들에 충진된 열 전도성 접착제일 때, 복합 기판은 z-방향(즉, 두께 방향) 열 전도를 나타낼 수 있다. 그러한 복합 기판은 발광 다이오드의 열 발산 기판과 같은 열 발산 분야에 적용될 수 있다. 열 전도성 접착제는 열 전도성 입자들과 접착제를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 열 전도성 입자들은 보론 니트라이드, 알루미늄 니트라이드, 알루미늄 옥사이드, 실리콘 카바이드, 아연 옥사이드 또는 그 조합이다. 열 전도성 입자의 크기는 제한되지 않는다. 그러나, 일 실시예에서, 홀(예컨대, 관통 홀 또는 막힌 홀) 깊이에 대한 열전도성 입자의 직경의 비율은 3/10보다 작다. 접착제는 유동성을 가진 수지 또는 용제에 용해된 수지일 수 있다. 구체적으로, 수지는 폴리 아미드산, LCP, PET, 테플론, PE, PP, PS, PVC, 폴리아미드, 아크릴 산, ABS 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르, 실리콘, PU, PC, 부틸 고무 또는 그 조합일 수 있다.

기능성 접착제(140)가 도 5의 홀(120a)들에 충진된 전기 전도성 접착제일 때, 복합 기판은 z-방향 전도성을 나타낼 수 있다. 전기 전도성 접착제는 전기적으로 전도성인 물질과 접착제를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전기적으로 전도성인 물질은 구리, 알루미늄, 철, 은, 팔라듐, 니켈, 크롬, 몰리브데늄, 텅스텐, 아연, 크롬, 망간, 코발트, 금, 주석, 납, 스테인레스강 또는 그 조합이다. 전기적으로 전도성인 물질은 은 분말, 구리 분말, 니켈 분말, 은 피복 구리 분말, 은 피복 니켈 분말, 은 와이어 또는 구리 와이어와 같은 분말 또는 와이어의 형태일 수 있다. 접착제의 실시예들은 열 전도성 접착제의 실시예들과 동일하므로, 여기서 생략된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 기판의 단면도이다. 도 6과 5의 복합 기판들 사이의 차이는 도 6의 복합 기판의 기능성 접착제(140)는 홀-함유 절연층(120)의 표면을 추가로 덮는 점이다. 기능성 접착제(140)가 열 전도성 접착제일 때, 복합 기판은 우수한 열 전도성 특성을 나타내기 위하여 x-y방향(즉, 평면 방향)과 z-방향의 열 전도성을 제공할 수 있다. 기능성 접착제(140)가 전기적으로 전도성인 접착제일 때, 복합 기판은 x-y 방향 및 z-방향의 전기 전도성을 제공하여 우수한 전기 전도 특성을 나타낼 수 있다.

도 1-6의 복합 기판은 필름 형성, 패터닝 및 적층 공정들에 의하여 제조될 수 있다. 절연층 또는 접착층은 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 압출 코팅, 커틴 코팅, 스워시(swash) 판 코팅 또는 나이프 코팅과 같은 코팅 공정에 의하여 형성될 수 있다. 다음에, CNC 기계적인 드릴링, 몰드를 사용하는 마이크로 펀칭, 레이저 드릴링 또는 리소그래피 및 에칭 공정들과 같은 패터닝 공정이 홀-함유 절연층을 형성하기 위하여 절연층에 실행된다.

복합 기판이 양면의 기판이면, 또 다른 전도성 층은 도 4의 양면의 기판을 형성하기 위하여 적층 공정에 의하여 도 1의 복합 기판의 홀-함유 절연층(120) 위에 적층될 수 있다.

본 발명은 또한 고주파 용도용의 홀-함유 절연층을 제공한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파 용도용 홀-함유 절연층의 단면도이다. 홀-함유 절연층(120)은 두께 방향(Dt)을 따라 홀-함유 절연층(120)의 표면으로부터 연장하는 복수의 홀(120a)들을 포함한다. 홀(120a)들은 약 1의 유전 상수를 가지는 공기로 충진되므로 홀-함유 절연층(120)의 유전 상수는 홀이 없는 절연층의 유전 상수보다 작으므로, 고주파 기판 분야의 절연층의 유전 상수의 조건을 충족한다. 실시예에서, 도 7 도시와 같이, 홀(120a)들은 관통홀들이다. 또 다른 실시예에서, 도 8 도시와 같이, 홀(120b)들은 막힌 홀들이다.

홀-함유 절연층(120)의 제조방법, 홀(120a)의 연장 방향, 크기, 분포, 평면 형상, 측면 형상 및 홀-함유 절연층(120)의 재료는 홀-함유 절연층(120)의 위의 실시예들에서 설명되었으므로, 여기서 생략된다.

위에 따라, 본 발명은 전도성 층 및 홀-함유 절연층을 포함하는 복합 기판의 실시예들을 제공한다. 복합 기판은 접착제 없는(즉, 접착층을 제외) 기판 또는 접착제 함유(즉, 접착층을 포함하는) 기판일 수 있다. 복합 기판은 단면의 기판 또는 양면의 기판일 수 있다. 고주파 기판 분야의 절연층의 유전 상수의 요건들을 충족하기 위하여, 홀이 없는 절연층의 유전상수보다 홀-함유 절연층의 유전상수가 작도록, 약 1의 유전 상수를 가지는 공기로 홀들이 충진되는 것이 중요하다. 홀들은 열 전도성 접착제로 충진될 때, 복합 기판은 열 전도 기능을 가진다. 홀들이 전기적으로 전도성인 접착제로 충진될 때, 복합 기판은 전기 전도 기능을 가진다. 따라서, 본 발명의 복합 기판은 여러 용도들을 가진다. 본 발명은 또한 고주파 용도용의 홀-함유 절연층의 실시예들을 제공한다. 홀들은 약 1의 유전 상수를 가지는 공기로 충진되므로, 홀-함유 절연층(120)은 홀들이 없는 절연층의 유전상수보다 작은 유전 상수를 가지며, 이로써 고주파 용도에 적용될 수 있다.

본 발명이 특정 실시예들과 관련해서 상당히 상세하게 설명되었지만, 다른 실시예들이 가능하다. 그러므로, 첨부 특허청구범위의 사상과 범위는 여기 포함된 실시예들의 상세한 설명에 제한되어서는 안된다.

이 기술 분야의 보통의 기술자들에게는 본 발명의 범위와 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 구조에 대해 다양한 수정과 변형들이 이루어질 수 있음이 명백하다. 위의 설명을 고려하면, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위에 속하는 본 발명의 수정과 변형들을 포함하도록 의도된다.

110: 전도성 층 120: 절연층

Claims

전도성 층; 및
상기 전도성 층에 배치되고 두께 방향을 따라 홀-함유 절연층의 표면으로부터 연장하는 복수의 홀들을 가지는 홀-함유 절연층을 포함하는 복합 기판.
제1항에 있어서, 홀들이 관통 홀들 또는 막힌 홀들인 복합 기판.
제1항에 있어서, 상기 복합 기판이 고주파 용도인 복합 기판.
제1항에 있어서, 상기 전도성 층과 상기 홀-함유 절연층 사이에 배치된 접착층을 더 포함하는 복합 기판.
제1항에 있어서, 상기 홀-함유 절연층을 덮는 또 다른 전도성 층을 더 포함하는 복합 기판.
제1항에 있어서, 상기 전도성층은 구리, 알루미늄, 철, 은, 팔라듐, 니켈, 크롬, 몰리브데늄, 텅스텐, 아연, 크롬, 망간, 코발트, 금, 주석, 납, 스테인레스강 또는 그 조합으로 제조되는 복합 기판.
제1항에 있어서, 홀-함유 절연층은 열경화성 폴리이미드, 열가소성 폴리이미드, 액정 폴리머(LCP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 테플론, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리아미드, 아크릴 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르, 실리콘, 폴리우레탄(PU), 폴리카보네이트(PC), 부틸 고무 또는 그 조합으로 제조된 복합 기판.
제1항에 있어서, 홀들에 충진된 기능성 접착제를 더 포함하고, 기능성 접착제는 열 전도성 접착제, 전기 전도성 접착제 또는 그 조합인 복합 기판.
제8항에 있어서, 상기 기능성 접착제는 홀-함유 절연층의 표면을 덮는 복합 기판.
제8항에 있어서, 상기 열 전도성 접착제는 복수의 열 전도성 입자들을 가지며, 상기 열 전도성 입자들은 보론 니트라이드, 알루미늄 니트라이드, 알루미늄 옥사이드, 실리콘 카바이드, 아연 옥사이드 또는 그 조합인 복합 기판.
제8항에 있어서, 상기 전기 전도성 접착제는 복수의 전기 전도성 물질을 가지며, 상기 전기 전도성 물질은 구리, 알루미늄, 알루미늄, 철, 은, 팔라듐, 니켈, 크롬, 몰리브데늄, 텅스텐, 아연, 크롬, 망간, 코발트, 금, 주석, 납, 스테인레스강 또는 그 조합인 복합 기판.
두께 방향으로 홀-함유 절연층의 표면으로부터 연장하는 복수의 홀들을 가지는 고주파 용도용 홀-함유 절연층으로서, 상기 홀들이 관통홀들 또는 막힌 홀들인 홀-함유 절연층.