KR20160055944A - 프린트 배선판, 프린트 배선판의 제조방법 및 전자기기 - Google Patents

프린트 배선판, 프린트 배선판의 제조방법 및 전자기기 Download PDF

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Abstract

리플로우 공정을 거친 후에도 기포가 생기기 어려우며 금속 보강판이 박리되기 어려운 프린트 배선판 및 그 제조 방법, 그리고 전자 기기를 제공한다.
본 발명에 관련한 프린트 배선판(1)은, 배선 회로 기판(6), 도전성 접착제층(3) 및 금속 보강판(2)을 구비하며, 도전성 접착제층(3)은 배선 회로 기판(6) 및 금속 보강판(2)에 대해 각각 접착하고, 금속 보강판(2)은 금속판(2a)의 표면에 니켈층(2b)을 포함하며, 니켈층(2b) 표면에 존재하는 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율이 3을 넘고 20 이하이다.

Description

프린트 배선판, 프린트 배선판의 제조방법 및 전자기기{PRINTED WIRING BOARD, PRINTED WIRING BOARD MANUFACTURING METHOD, AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 보강판을 구비한 프린트 배선판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 프린트 배선판 또는 그 제조방법에 의해 제조된 전자 기기에 관한 것이다.
휴대 전화 및 스마트폰과 같은 전자 기기는, 내부에 실장(實裝)된 전자부품이 발하는 전자파 노이즈를 원인으로 한 오작동을 방지하기 위해서 전자파 차폐층을 구비하는 것이 일반적이다. 전자 기기의 내부에 탑재되는 프린트 배선판, 특히 유연성을 가진 프렉시블 프린트 배선판은, 그 표면에 부품을 실장하기 위해 내구성을 확보할 필요가 있으며 일반적으로 금속 보강판이 배치된다. 특허문헌 1에서는, 도전성 접착제층을 통해서 도전성의 보강판과 프린트 배선판을 전기적으로 접속하여 차폐 효과를 높인 프린트 배선판이 개시되어 있다.
또한, 전자 부품이 차폐한 전자파의 효율적인 제거를 위해 금속 보강판의 표면을 니켈 도금하여 도전성을 개선하는 기술이 알려졌다. 그러나, 이와 같은 금속 보강판은 도전성 접착제층과 접착하기 어려운 문제가 있었다.
따라서, 특허문헌 2에서는, 금속 보강판에 형성한 니켈 도금층 표면에 있어서 니켈(Ni)에 대한 수산화니켈(Ni(OH)2)의 표면적의 비율을 1.8~3.0의 범위로 한 프린트 배선판이 개시되어 있다.
일본 특허공개공보 제2005-317946호 일본 특허공개공보 제2013-41869호
그러나, 특허문헌 2의 프린트 배선판은, 통상의 접착력은 향상하였지만, 리플로우 공정(예를 들면, 230~270℃)에서 접착력이 저하하여 도전성 접착제층과 니켈 도금층의 경계면에 발포가 생기는 경우나 금속 보강판이 박리되기 쉬운 문제가 있었다. 이러한 발포나 박리가 생기면, 그랜드 회로와 금속 보강판을 전기적으로 접속시키는 도전성을 확보할 수 없게 되어 품질을 확보하지 못하게 된다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적하는 바는, 리플로우 공정을 거친 뒤에도 기포가 생기기 어렵고 금속 보강판과 양호한 접착력을 가지며 도전성이 양호한 프린트 배선판 및 그 제조 방법, 및 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 프린트 배선판은, 배선 회로 기판, 수산기를 가지는 도전성 접착제층 및 금속 보강판을 구비하고, 상기 도전성 접착제층은, 상기 배선 회로 기판 및 금속 보강판에 대해 각각 접착하고, 상기 금속 보강판은 금속판의 표면에 니켈층을 가지고, 상기 니켈층 표면에 존재하는 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율이 3을 넘고 20 이하인 점을 특징으로 한다. 즉, 3＜수산화니켈의 표면적의 비율/니켈의 표면적의 비율≤20으로 한다.
본 발명의 프린트 배선판의 제조 방법은, 배선 회로 기판, 도전성 접착제층, 및 금속 보강판을 압착함으로써 상기 도전성 접착제층이 상기 배선 회로기판 및 상기 금속 보강판에 대해 각각 접착하는 공정을 포함하고, 상기 금속 보강판은, 금속판의 표면에 니켈층을 가지고, 상기 니켈층 표면에 존재하는 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율이 3을 넘고 20 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자 기기는, 상기 양태의 프린트 배선판, 또는 상기 양태의 방법으로 제조된 프린트 배선판을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기의 본 발명에 따르면, 리플로우 공정을 거친 후에도 기포가 생기기 어렵고, 금속 보강판과 양호한 접착력을 가지고, 도전성이 양호한 프린트 배선판 및 그 제조방법, 및 전자 기기를 제공할 수 있는 우수한 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 프린트 배선판의 구성을 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 프린트 배선판에 대해서, 첨부 도면에 나타내는 바람직한 실시형태를 토대로 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서에서 「임의의 수 A~임의의 수 B」인 기재는, 수 A 및 수 A보다 큰 범위이며, 수 B 및 수 B보다 작은 범위를 의미한다.
도 1은, 본 발명의 프린트 배선판의 구성을 나타내는 단면도이다. 또한, 이하에서는 설명의 편의상, 도 1 중의 상측을 「위」, 하측을 「아래」로 한다.
본 발명의 프린트 배선판(1)은, 도 1에 나타내는 대로, 배선 회로 기판(6)과, 금속판(2a)의 표면에 니켈층(2b)을 가지는 금속 보강판(2)과, 이들을 접합하는 도전성 접착제층(3)을 구비한다. 즉, 배선 회로 기판(6)과 금속 보강판(2)은 적어도 일부에 있어서 도전성 접착제층(3)을 통해서 접합되어 있다.
금속 보강판(2)의 니켈층(2b)은, 니켈층(2b) 표면에 존재하는 니켈(Ni)의 표면적의 비율에 대한 수산화니켈(Ni(OH)2)의 표면적의 비율을, 3을 넘고 20 이하로 한다. 니켈층(2b) 표면의 물과의 접촉각(接觸角)의 바람직한 범위는 50~100°이다. 또한, 니켈층(2b) 표면 거칠기(Ra)의 바람직한 범위는 1㎛ 이하이다.
니켈층(2b) 중의 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율은, 금속 보강판 (2)의 표면을 X선 광전자 분광법(X-ray Photoelectron Spectrocopy)으로 분석을 실시하고, 검출한 니켈(Ni), 산화니켈(NiO), 및 수산화니켈(Ni(OH)2)의 표면적의 비율을 계산하고, 그리고 수산화니켈의 표면적의 비율을 니켈의 표면적의 비율로 나눈 수치이다. 또한, X선 광전자 분광법(이하, XPS라 함)은, AXIS-HS(시마즈 제작소/Kratos사 제품)과 같은 공지의 측정기를 사용할 수 있다.
또한, 니켈층 표면의 물과의 접촉각은, 액적법(液滴法)에 의해 금속 보강판의 표면에 이온 교환수를 떨어뜨린 60초 후의 θ/2를 측정한 수치이다. 또한, 접촉각은 그 표면을 에탄올로 세정하고, 자동 접촉각계 DM―501(쿄와 계면 과학사 제품)과 같은 공지의 측정기를 사용할 수 있다.
또한, 표면 거칠기(Ra)는, 레이저 현미경을 사용해서 JIS B 0601-2001을 준거해서 금속 보강판의 표면을 측정한 수치이다. 또한, 표면 거칠기는, 형상 측정 레이저 마이크로스코프 VK-X100(키엔스사 제품)과 같은 공지의 측정기를 사용할 수 있다. 본 발명에서 특정하는 이들 값은, 실시 예에서 상술한 방법으로 얻어진 값을 나타내고 있다.
배선 회로 기판(6)은, 절연 기재(9) 위에 그랜드 배선 회로(7), 배선 회로(8)가 형성되고, 이들 회로를 덮도록 접착제층(5a,5b), 절연층(4a,4b)이 이 순서로 적층되어 있다. 절연 기재(9)의 다른 주면(主面)(도 1 중의 하향측 주면)에는 금속 보강판(2)과 대향하는 위치에 전자 부품(10)이 실장되어 있다. 금속 보강판(2)과 전자 부품(10)을 대향 배치함으로써 프린트 배선판(1)에 필요한 강도가 얻어진다. 예를 들면, 프린트 배선판(1)에 굽힘 등의 힘이 가해졌을 때의 땜납 접착 부위의 접합을 유지하여 전자 부품(10)에 대한 손상을 방지할 수 있다. 또한, 금속 보강판(2)과 전자 부품(10)을 대향(對向) 배치시키는 양태는 필수가 아니라 다른 양태를 취할 수 있다.
배선 회로 기판(6)의 표층에서, 그랜드 배선 회로(7)의 상면까지 관통하는 원기둥 형태 내지 절구 형태의 랜드(11)가 설치되고, 도전성 접착제층(3)이 랜드 (11) 내에 충전되어서 도통(導通)이 도모된다. 즉, 그랜드 배선 회로(7)와 금속 보강판(2)이 도전성 접착제층(3)을 통해서 전기적으로 접속되도록 이루어져 있다. 또한, 도전성 접착제층(3)은 전자파를 차폐하는 역할을 담당하면서 금속 보강판(2) 및 배선 회로 기판(6)을 접합하는 역할을 담당한다.
금속 보강판(2)의 금속판(2a)은 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 한정되지 않지만, 적합한 예로서 금, 은, 구리, 철, 및 스테인리스와 같은 도전성 금속을 꼽을 수 있다. 이들 중에서 금속 보강판으로서의 강도, 비용 및 화학적 안정성의 관점에서 스테인리스가 특히 바람직하다. 금속 보강판의 두께는 임의로 설계할 수 있지만, 일반적으로 0.04~1mm 정도이다.
금속 보강판(2)은, 니켈층(2b)이 금속판(2a)의 전 표면에 형성되어 있다. 니켈층(2b)의 형성 방법은 한정되지 않지만, 전해 니켈 도금 법으로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 니켈 도금욕의 pH를 6.5 이상으로 하면 니켈층에 있어서 적당한 비율의 수산화니켈이 생성되기 쉬워진다. 구체적으로는, 니켈층의 형성에 사용되는 도금욕(浴)은 술팜산(sulfamic acid) 니켈욕 또는 와트욕이 바람직하며, 술팜산 니켈욕이 더 바람직하다. 술팜산 니켈욕은, 술팜산 니켈·4 수화물을 200~600g/L정도를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 와트 욕은 황산 니켈·6 수화물을 120~480g/L 정도를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 무전해 도금으로 니켈층 (2b)을 형성할 수도 있다. 니켈층(2b)의 두께는 0.5~5㎛ 정도이며 1~4㎛이 더 바람직하다. 또한, 니켈층(2b) 표면의 평활성을 조정하기 위해 도금욕에 공지의 광택제를 배합해도 좋다. 금속 보강판(2)의 니켈층(2b)은, 표층 전면에 형성되어 있어도 된다. 예를 들면, 코일 형태의 금속판에 대해서 니켈층을 형성한 금속 보강판(2)을 사용하는 경우나, 대형의 금속 보강판을 원하는 사이즈로 잘라서 이용하는 경우 등에 있어서, 금속판(2a)의 상면과 하면에만 니켈층(2b)을 가지는 금속 보강판을 사용해도 좋다.
니켈 층(2b)은, 전술한 대로, 그 표면에 존재하는 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율을 3을 넘고 20 이하로 한다. 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율이 상기 범위 내가 됨에 따라 수산화니켈의 수산기와 도전성 접착제층(3)의 수산기의 수소 결합 및 분자 간 힘의 작용으로 밀착성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 리플로우 공정 중에 금속 보강판(2)과 도전성 접착제층(3)과의 경계면에서 발포하거나 박리 강도가 저하되는 것을 대폭 억제할 수 있다. 한편, 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율이 3 이하인 경우, 리플로우 공정이 없을 때는 적당한 밀착성이 얻어지지만, 리플로우 온도에서는 발포 내지 박리 강도가 떨어질 수 있다. 또한, 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율은 3을 넘고 16 이하의 범위가 더 바람직하다.
또한, 니켈층(2b)은, 물과의 접촉각이 50~100°인 것이 바람직하다. 물과의 접촉각이 상기 범위 내에 있어서 금속 보강판(2)과 도전성 접착제층(3)을 압착할 때, 특히 열 압착할 때, 도전성 접착제층(3)과 니켈층(2b) 표면과의 친화성이 높아지므로, 도전성 접착제층(3)이 니켈층(2b) 표면에 대해서 젖음성이 좋아져, 즉 융화되기 쉬워져서 밀착성이 향상된다. 그 결과, 박리 강도가 높아져서 리플로우 공정 중에 문제가 발생되기 힘들어진다. 또한, 물과의 접촉각은, 60~80°가 더 바람직하다.
또한, 니켈층(2b)은, 그 표면 거칠기(Ra)가 1㎛ 이하인 점이 바람직하다. 표면 거칠기(Ra)의 수치가 작으면, 니켈층(2b) 표면의 평활성이 높아지므로 금속 보강판(2)과 도전성 접착제층(3)을 압착할 때, 특히 열 압착할 때, 도전성 접착제층(3)과의 접착 경계면에 기포가 혼입되기 어려우므로 리플로우 공정에서 상기 기포에 유래한 발포를 억제할 수 있다. 또한, 표면 거칠기(Ra)의 하한값은 0㎛이지만, 기술적 난이도가 높아서 0.01㎛이 더 바람직하다.
위에서 설명한 니켈층(2b)을 가지는 금속 보강판(2)은, 니켈층 형성 후의 금속판을 샘플링해서 이들의 수치 범위를 채우는 니켈층을 가지는 금속 보강판(2)을 적정 선택해서 사용하면 된다.
도전성 접착제층(3)은, 수지 및 도전성 성분을 포함하며, 등방 도전성 접착제 또는 이방 도전성 접착제를 사용해서 형성된다. 여기서 등방(等方) 도전성이란 도전 특성이 방향에 의존하지 않는 특성을 말하고, 이방(異方) 도전성이란 특정의 방향으로 도전성을 갖는 특성을 말한다. 이방 도전성 접착제의 도전 방향은 적절히 설계할 수 있는데, 도 1중의 상하 방향으로만 도전하는 성질을 나타내는 것이 바람직하게 이용된다. 이들의 도전성은 프린트 배선판의 사용 형태에 따라서 적절히 선택할 수 있다.
도전성 접착제층(3)에 포함되는 수지는, 수산기 또는 카르복실기 중 적어도 어느 한쪽을 가진 수지가 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 우레탄우레아 수지, 실리콘 수지, 아미드 수지, 이미드 수지, 아미드이미드 수지, 엘라스토머 수지 및 고무 수지 등을 꼽을 수 있다. 또한, 수지와 경화제를 배합해서 열 경화성 수지로서 사용하는 것이 더 바람직하다. 열 경화성 수지에 사용하는 경화제는, 에폭시 경화제, 이소시아네이트 경화제 및 아리지린 경화제 등이 꼽힌다. 이들 중에서도 내열성이 높은 경화가 가능한 에폭시 경화제가 바람직하다.
수지는, 단독 또는 2종류 이상을 병용할 수 있다. 수지를 병용할 경우, 예를 들면 아미드 수지와 엘라스토머 수지 등의 조합이 바람직하다. 경화제는, 단독 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
도전성 접착제층(3)에 포함되는 도전성 성분은 도전성을 가지고 있으면 특별히 한정되지 않지만, 도전성 미립자, 도전성 섬유 및 카본 나노 튜브 등에서 적정 선택해서 사용할 수 있다. 도전성 미립자는, 금, 은, 구리, 철, 니켈 및 알루미늄 등의 금속 내지 그 합금, 혹은 카본 블랙, 풀러렌 및 흑연 등의 무기 재료 등이 꼽힌다. 또한, 구리 입자의 표면을 은으로 피복한 은 피복 구리 미립자도 꼽힌다.
도전성 접착제층(3)은, 본 발명의 목적을 방해하지 않는 범위에서, 그리고 점착 부여 수지, 이온 포집제, 무기 필러, 금속 불활성화제, 난연제, 광중합 개시제, 대전 방지제, 및 산화 방지제 등을 적절히 선택해서 포함할 수 있다. 도전성 접착제층(3)의 두께는 통상 30~80㎛ 정도이다.
절연층(4a,4b)은 커버레이 필름이라고도 하고, 적어도 수지를 포함한다. 수지는, 예를 들면 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 이레탄우레아 수지, 실리콘 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 아미드이미드 수지 및 페놀 수지 등이 꼽힌다. 또한, 수지는, 열 가소성 수지, 열 경화성 수지 및 자외선 경화성 수지에서 적정 선택해서 사용할 수 있지만, 내열성 면에서 열 경화성 수지가 바람직하다. 이들의 수지는 단독 또는 2종류 이상을 병용할 수 있다. 절연층(4a,4b)의 두께는 보통 5~50㎛ 정도이다.
접착제층(5a,5b)은, 예를 들면 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 및 아미드 수지 등의 열 경화성 수지 또는 열 가소성 수지가 꼽힌다. 열 경화성 수지에 사용하는 경화제는, 에폭시 경화제, 이소시아네이트 경화제, 및 아리지린 경화제 등을 들 수 있다. 접착제층(5a,5b)은, 절연층(4a,4b)과, 그랜드 배선 회로(7) 및 배선 회로(8)를 구비한 절연기재를 접착하기 위해 사용하고, 절연성을 가진다. 접착제층(5a,5b)의 두께는 통상 1~20㎛ 정도이다.
그랜드 배선 회로(7) 및 배선 회로(8)는, 구리 등의 도전성 금속층을 엣칭해서 형성하는 방법, 내지 도전성 페이스트를 인쇄하여서 형성하는 방법이 일반적이다. 도시되지 않지만, 배선 회로 기판(6)은 그랜드 배선 회로(7) 및 배선 회로(8)를 복수 가질 수 있다. 그랜드 배선 회로(7)는, 그랜드 전위를 유지하는 회로이며, 배선 회로(8)는 전자 부품 등에 전기 신호를 송신하는 회로 등이다. 그랜드 배선 회로(7) 및 배선 회로(8)의 두께는 각각 통상 5~50㎛ 정도이다.
절연기재(9)는, 예를 들면, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트의 절연성을 가진 필름이며, 배선 회로 기판(6)의 베이스재이다. 절연 기재(9)는, 리플로우 공정을 행하는 경우, 폴리페닐렌 설파이드 및 폴리이미드가 바람직하고, 리플로우 공정을 행하지 않을 경우, 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 바람직하다. 절연기재(9)의 두께는 보통 5~100㎛ 정도이다.
랜드(11)는, 그랜드 배선 회로(7) 및 배선 회로(8)에서 적정 선택한 회로 패턴의 일부를 노출하기 위해 에칭이나 레이저 등에 의해 형성된다. 도 1에 있어서는, 랜드(11)에 의해 그랜드 배선 회로(7)의 일부를 노출하고 있으며, 도전성 접착제층(3)을 통해서 그랜드 배선 회로(7)와 금속 보강판(2)이 전기적으로 접속되어 있다. 랜드(11)의 직경은 통상 0.5~2mm 정도이다.
프린트 배선판(1)은, 통상, 전자파 차폐 시트(100)를 포함한다. 전자파 차폐 시트(100)는, 절연층(101), 금속막(102) 및 도전성 접착제층(103)을 구비하는 것이 일반적이며 배선 회로(8)를 흐르는 전기 신호가 고주파인 경우에는 전자파 차폐 시트(100)를 마련하는 것이 특히 바람직하다. 한편, 도시하지 않지만, 배선 회로(8)를 흐르는 전기 신호가 비교적 저주파인 경우, 전자파 차폐 시트는, 적어도 절연층(101) 및 도전성 접착제층(103)을 구비할 수 있으면 된다.
절연층(101)은 절연기재(9)에서 설명한 절연성을 가진 필름을 사용하는 것 이외에 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 및 아미드 수지 등의 열 경화성 수지를 적절히 선택해서 형성할 수도 있다. 절연층 (101)의 두께는 통상 2~20㎛ 정도가 바람직하다.
금속막(102)은, 금, 은, 구리, 알루미늄 및 철 등의 도전성 금속, 그리고 이들의 합금으로 형성된 피막이 바람직하며 비용 면에서 구리가 더욱 바람직하다. 또한, 금속막(102)은, 압연 금속박, 전해 금속박, 스패터막, 그리고 증착막 등에서 적절하게 선택할 수 있지만, 비용면에서 압연 금속박이 바람직하며 압연 동박이 더 좋다. 금속막(102)의 두께는, 금속박의 경우 0.1~20㎛ 정도가 바람직하며, 스패터막의 경우 0.05~5.0㎛ 정도가 바람직하며, 증착막의 경우, 10~500nm 정도가 바람직하다. 또한, 스패터 막을 형성하는 경우는, ITO(산화 인듐 주석) 또는 ATO(삼산화안티몬)을 사용하는 것이 좋고, 증착막을 형성하는 경우는, 금, 은, 구리, 알루미늄 또는 니켈을 사용하는 것이 바람직하다.
도전성 접착제층(103)은, 도전성 접착제층(3)에서 설명한 원료를 포함하는 것이 바람직하다. 도전성 접착제층(103)의 두께는 2~70㎛ 정도가 바람직하며, 더 바람직하게는 30~50㎛, 2~20㎛ 정도가 더 바람직하다. 상술한 프린트 배선판(1)은 일례이며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경·개변이 가능하다.
본 발명의 프린트 배선판의 제조 방법은, 적어도 배선 회로 기판(6), 도전성 접착제층(3) 및 금속 보강판(2)을 압착하는 공정을 구비한다. 압착은, 예를 들면, 배선 회로 기판(6)과 전자파 차폐 시트(100)를 압착한 뒤, 도전성 접착제층(3) 및 금속 보강판(2)을 겹쳐서 압착하고, 이어서 전자 부품(10)을 실장하는 방법을 들 수 있지만, 압착의 순서는 한정되지 않는다. 본 발명에서는 배선 회로 기판(6), 도전성 접착제층(3) 및 금속 보강판(2)을 압착하는 공정을 구비하면 되고, 다른 공정은 프린트 배선판의 구성 내지 사용 양태에 따라서 적절하게 변경할 수 있다.
상기 압착시에 니켈층 표면에 존재하는 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율이 3을 넘고 20 이하임에 따라 금속 보강판(2)과 도전성 접착제층(3)이 강고하게 접착하기 때문에 후속 공정에서 리플로우 공정을 행하는 경우에 발포 등이 생기기 어렵다.
상기 압착은, 도전성 접착제층(3)이 열 경화형 수지를 포함할 경우, 경화 촉진의 관점에서 동시에 가열하는 것이 특히 바람직하다. 한편, 도전성 접착제층(3)이 열 가소성 수지를 포함한 경우라도 밀착이 공고히 되기 쉽기 때문에 가열하는 것이 바람직하다. 가열은 150~180℃ 정도가 바람직하며 압착은 3~30kg/㎠ 정도가 좋다. 압착 장치는, 평판 압착기 또는 롤 압착기 등을 사용할 수 있다. 평판 압착기를 사용할 경우, 일정한 압력을 일정 시간 걸 수 있어서 바람직하다. 압착 시간은, 배선 회로 기판(6), 도전성 접착제층(3) 및 금속 보강판(2)이 충분히 밀착하면 되기 때문에 특별히 한정되지 않지만, 통상 2분~2시간 정도이다.
본 발명의 프린트 배선판은, 니켈층 표면에 있어서 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율이 3을 넘고 20 이하의 금속 보강판을 사용함으로써 도전성이 양호하고 니켈층과 도전성 접착제층의 밀착성이 향상되어 발포가 생기기 어려울 뿐만 아니라 리플로우 공정 후에 접착력이 저하되기 어렵다는 뛰어난 효과를 얻을 수 있다. 본 발명에 의해 리플로우 공정을 거친 후에도 기포가 생기기 어려우며 보강판과 양호한 접착력을 가지고 도전성이 양호한 프린트 배선판을 제공할 수 있다.
실시 예
이하, 실시 예를 나타내고 본 발명을 한층 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 의해서 한정되는 것은 아니다.
평가에 사용한 부재는 다음과 같다.
<도전성 접착 시트>
TSC200-60GD(두께 60㎛ 토요켐 제품)
<동장(銅張) 적층판>
엑스퍼 후렉스(두께 80㎛ 동박/ 두께 38㎛ 폴리이미드 스미토모금속광산 제품)
<금속 보강판>
시판의 스테인리스 판에 대해서 각각 술팜산 니켈욕을 사용해서 전해 도금을 행함으로써 스테인리스 판 표면에 니켈층 2㎛을 형성했다. 그때, 전해 도금의 조건을 공지의 방법으로 조정해서 샘플링을 행하고, 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율, 물과의 접촉각 및 표면 거칠기(Ra)가 각각 다른 니켈층을 가진 금속 보강판(SUS판)(1)~(6)을 얻었다. 그리고, 각 금속 보강판을, 두께 0.2mm·폭 30mm·길이 150mm의 시험판(A), 및 두께 0.2mm·폭 30mm·길이 50mm 크기의 시험판(B)으로 준비했다. 또한, 분석용 시험판은 별도 준비했다.
[실시 예 1~4, 및 비교 예 1, 2]
얻은 금속 보강판(1)~(4)를 각각 실시 예 1~4, 금속 보강판 (5) 및 (6)을 각각 비교 예 1 및 2로서, 하기의 분석·평가를 행하였다.
<표면 분석>
니켈 층에 있어서, 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율을 산출하기 위해 얻어진 시험판 표면에 대해서 XPS 분석을 다음의 조건으로 행하였다. 측정에 이용된 표준 피크는, 니켈은 852.3eV, 산화니켈은 853.3eV, 및 수산화니켈은 856eV이고, 피크의 반값 폭은 자동 설정으로 하였다. 또한, 측정은, AXIS-HS(시마즈제작소/Kratos사 제품)을 사용해서 X선원 「Dual Mg」을 선택하고, 니켈층의 측정 면을 에탄올로 세정하고, 전자총의 가속 전압이 15kV, 에미션 전압이 5mA, 측정 범위가 0~1200ev, Step이 0.1ev, Dwell을 300ms, 직선법으로 백그라운드를 제거하여 누적 횟수 5번의 조건으로 행하였다.
<접촉각>
니켈층 표면의 물과의 접촉각을 액적법에 의해 다음의 방법으로 측정했다. 23℃ 50%RH 분위기 아래, 미리 에탄올로 세척한 시험판의 표면에 2μL의 이온 교환수를 떨어뜨려서 착적(着滴) 60초 후의 θ/2를 측정했다. 측정은 JISR3257에 준거하여 자동 접촉각계 DM-501(교와 계면 과학사 제품)을 사용하였다.
<표면 거칠기(Ra)>
표면 거칠기(Ra)를 다음의 조건으로 측정했다. 시험판의 표면에 관해서 레이저 현미경으로 화상 데이터를 도입하여 해석 애플리케이션으로 기울기를 자동 보정한 후, 1mm×1mm의 정방형 중의 표면 거칠기(Ra)를 측정했다. 또한, 표면 거칠기(Ra)는 JIS B0601에 준거한 산술 평균 거칠기이다. 측정은, 형상 측정 레이저 마이크로 스코프 VK-X100(키엔스 제품), 관찰 애플리케이션으로서 VK-H1XV(키엔스 제품), 및 화상 연결 애플리케이션으로서 VK-H1XJ(키엔스 제품)을 사용하였다.
<시험용 적층체의 제작>
도전성 접착 시트를 폭 25mm·길이 100mm의 크기로 준비했다. 이어서, 한쪽의 박리성 시트를 떼어 내고 노출된 도전성 접착제층을 시험판(A) 위에 올리고 롤 라미네이터(SA-1010 소형 탁상 테스트 라미네이터, 테스터산업 제품) 90℃, 3kgf/㎠, 1m/min으로 임시 고정했다. 그리고, 다른 박리성 시트를 벗겨서 노출된 도전성 접착제층에 에스퍼플렉스의 폴리이미드 면이 도전성 접착제층과 접하게 올리고 상기와 같은 롤 라미네이트 조건에서 임시 고정하였다. 그리고, 이들을 170℃, 2MPa, 5분의 조건에서 압착을 한 뒤, 160℃의 전기 오븐에서 60분간 가열을 행함으로써 적층체를 얻었다.
<박리강도>
얻은 적층체에 관해서, 도전성 접착제층과 시험판의 접착 강도를 측정하기 위해 23℃ 상대 습도 50%의 분위기 속에서 인장 속도 50mm/min로 T필 박리시험을 행하고, 상온(23℃)의 박리 강도(N/cm)를 측정했다. 시험기는 소형 탁상 시험기(EZ-TEST 시마즈제작소 제품)를 이용하였다. 또한, 박리 강도는 접착력이라고도 한다.
리플로우 후의 박리 강도를 측정하기 위해서, 얻어진 적층체를 소형 리플로우기(SOLSYS-62501RTP 안톰 제품)를 사용해서 피크 온도를 260℃로 해서 리플로우 처리를 행했다. 상기 적층체를 23℃ 상대 습도 50%의 분위기하에서 1시간 방치한 뒤, 같은 분위기 아래, 상기 같은 방법으로 리플로우 후의 박리 강도(N/cm)를 측정했다. 또한, 박리 강도는 이하의 기준으로 평가했다.
A: 박리 강도가 8N/cm이상
C: 박리 강도가 8N/cm미만
<땜납 플로트 시험>
얻은 적층체에 대해서 금속 보강판을 아래로 해서 260℃의 용융 땜납에 1분 띄웠다. 이어서 용융 땜납에서 꺼낸 직후의 적층체에 대해서, 적층체의 측면에서 도전성 접착제층의 외관을 눈으로 확인하고, 다음의 기준으로 평가했다. 또한, 평가에는 각형(角形) 땜납 조(槽)(POT100C 태양전기산업 제품)를 사용하였다. 평가는 1샘플당 5차 평가했다.
A: 5 평가 중, 모든 샘플에 이상이 보이지 않았다. 우수함
B: 5 평가 중, 1 또는 2 평가에 기포가 발생했다. 실용 가능
C: 5 평가 중, 3 평가 이상으로 기포가 발생했다. 실용 불가
<접속 저항값>
상기 <시험용 적층체의 제작>에서 사용한 도전성 접착 시트의 크기를, 폭 10mm·길이 50mm의 크기로 바꾸어 시험판(A)을 시험판(B)로 바꾼 이외는 <시험용 적층체의 제작>과 동일하게 행함으로써 적층체를 얻었다. 얻은 적층체에 관해서 저항률계(로레스터GP MCP-T600 미쓰비시화학 제품)을 사용하여, 4단자(端子)법으로 접속 저항값을 측정했다. 또한, 접속 저항값은 다음의 기준으로 평가했다.
A: 접속 저항값이 20mΩ 미만
C: 접속 저항값가 20mΩ 이상
[표 1]
Figure pct00001
표 1에서, 니켈층 표면에 존재하는 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율이 3을 넘고 20 이하이므로, 금속 보강판과 도전성 접착제층의 접합이 강고해지는 것을 알 수 있다. 상기 조건을 충족함으로써 리플로우 시험 후의 박리 강도도 높다는 것을 확인했다. 또한, 리플로우 전후에서 박리강도가 크게 변동하지 않음을 확인했다. 비교예 2는 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율이 2.4인 예이나, 표 1에 나타내는 바와 같이 박리 강도가 다른 샘플에 비해 작고 리플로우 후의 박리 강도의 저하도 다른 샘플과 비교해서 큰 것을 알 수 있다. 한편, 비교 예 1은, 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율이 24.6인 예이나, 표 1에 나타내는 바와 같이 접촉각이 다른 샘플에 비해서 커지고 접속 저항값이 높아진다는 결과가 얻어졌다. 또한, 땜납 플로트 시험의 결과, 비교예 2 이외에는 양호한 결과가 얻어졌다. 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적이 큰 것으로 내열성을 높일 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 출원은, 2014년 9월 4일에 출원된 일본 출원특허출원 2014-179829를 기초로 하는 우선권을 주장하여, 그 개시된 모든 것을 여기에 기재하였다.
산업상의 이용 가능성
본 발명의 프린트 배선판은, 예를 들면, 휴대전화, 스마트폰, 노트 PC, 디지털 카메라, 액정 디스플레이 등과 같은 전자 기기에 탑재하는 것은 물론이거니와 자동차, 전철, 선박, 항공기 등의 수송 기기에도 알맞게 탑재할 수 있다.
1; 프린트 배선판
2; 금속 보강판
2a; 금속판
2b; 니켈층
3; 도전성 접착제층
4a,4b; 절연층
5a,5b; 접착제층
6; 배선 회로 기판
7; 그랜드 배선 회로
8; 배선 회로
9; 절연 기재
10; 전자 부품
11; 랜드
100; 전자파 차폐 시트
101; 절연층
102; 금속막
103; 도전성 접착제층

Claims (5)

  1. 배선 회로 기판, 도전성 접착제층, 및 금속 보강판을 구비하고,
    상기 도전성 접착제층은, 상기 배선 회로 기판 및 금속 보강판에 대하여 각각 접착하고,
    상기 금속 보강판은 금속판의 표면에 니켈층을 가지고
    상기 니켈층 표면에 존재하는 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율이 3을 넘고 20 이하인 점을 특징으로 하는 프린트 배선판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 니켈층 표면은, 물과의 접촉각이 50~100°인 것을 특징으로 하는 프린트 배선판.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 니켈층은 표면 거칠기(Ra)가 1㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 프린트 배선판.
  4. 배선 회로 기판, 도전성 접착제층, 및 금속 보강판을 압착함으로써 상기 도전성 접착제층이 상기 배선 회로 기판 및 금속 보강판에 대해 각각 접착하는 공정을 구비하고,
    상기 금속 보강판은 금속판의 표면에 니켈층을 가지며,
    상기 니켈층 표면에 존재하는 니켈에 대한 수산화니켈의 표면적의 비율이 3을 넘고 20 이하인 것을 특징으로 하는 프린트 배선판의 제조 방법.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 기재된 프린트 배선판, 또는 제 4항의 방법으로 제조된 프린트 배선판을 구비한 전자 기기.
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