KR20170033709A

KR20170033709A - 프리프레그 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20170033709A
Application number: KR1020150131830A
Authority: KR
Inventors: 김은실; 유성현; 이근용; 홍진호; 신상현
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2017-03-27
Also published as: US20170086292A1

Abstract

프리프레그 및 이의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 프리프레그는 심재, 일부분이 심재에 함침되어 비선형의 접합 계면을 갖도록 심재의 일측에 적층되는 제1 수지재 및 제1 수지재와 서로 다른 점도를 가지며, 일부분이 심재에 함침되어 비선형의 접합 계면을 갖도록 심재의 타측에 적층되는 제2 수지재를 포함한다.

Description

프리프레그 및 이의 제조방법{PREPREG AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 프리프레그 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

전자기기의 제조기술의 발달에 의해서 전자기기에 필수적으로 내장되는 인쇄회로기판도 저중량화와 박판화 및 소형화가 요구되고 있다. 인쇄회로기판은 회로 연결을 위한 배선층과 층간 절연 역할을 하는 절연층이 교대로 적층되는 데, 배선층은 주로 구리등의 금속 재질로 형성되고 절연층는 레진 또는 에폭시 등의 고분자 수지로 형성된다.

이때, 인쇄회로기판은 박형화를 위해서 절연층의 두께를 얇게 유지하여야 하나, 절연층의 두께가 얇아질수록 휨에 대한 특성 조절이 어려운 문제점이 있다. 즉, 금속 재질의 배선층에 비해 절연층이 낮은 열팽창계수(Low CTE)와, 높은 유리전이온도(Hign Tg), 높은 모듈러스(High modulus)의 특성 조절이 어렵기 때문에 전기적, 열적, 기계적 특성이 저하된다.

또한, 다수의 전자부품의 실장되는 인쇄회로기판은 특성상 다양한 배선 설계를 위하여 절연층이 다층으로 적층되는 데, 미세한 배선 패턴을 형성하면서 인접한 배선간의 전기적 절연성을 확보하기 위하여 고기능의 프리프레그가 요구되고 있다.

일본국 특허공개공보 제2012-054323호

본 발명의 일 측면에 따르면, 심재의 양측에 적층되는 제1 수지재 및 제2 수지재가 서로 다른 점도를 가지며 비선형의 접합 계면을 갖는 프리프레그가 제공된다.

여기서, 제1 수지재 및 제2 수지재는 무기계 필러가 함유될 수 있고, 서로 다른 두께를 가질 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 심재의 양측에 서로 다른 점도를 가지며 비선형의 접합 계면을 갖는 제1 수지재 및 제2 수지재를 적층하는 프리프레그의 제조방법이 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리프레그를 나타내는 도면.
도 2은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리프레그를 나타내는 도면.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리프레그의 제조방법을 나타내는 도면.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 프리프레그 및 이의 제조방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리프레그를 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리프레그(1000)는 심재(100), 제1 수지재(200) 및 제2 수지재(300)를 포함한다.

심재(100)는 프리프레그(1000) 내에서 휨 발생을 최소화하고 열팽창 계수(CTE)를 낮출 수 있도록 함침 공정 등을 통해 수지재(200, 300)가 함침되도록 형성되는 부재이다.

이러한 심재(100)는 패브릭 크로스(fabric cloth) 또는 글라스 크로스(glass cloth) 중 어느 하나로 구성될 수 있는 데, 섬유화된 패브릭 또는 글라스 필라멘트가 서로 교차하면서 직조된 구조이며 1열 내지 3열로 직조되어 수지재(200, 300)에 비해 강성(high modulus)이 부여된다. 이에 따라, 수지재(200, 300)의 적층시 열과 압력이 가해질 때 프리프레그(1000)의 휨 발생이 최소화될 수 있다.

이 경우, 심재(100)는 패브릭 또는 글라스 필라멘트가 수직과 수평 방향으로 상호 직교하는 위치에 배열에 따라 굴곡부가 형성될 수 있다. 굴곡부는 패브릭 또는 글라스 필라멘트의 배열 수에 따라 그 높이가 달라질 수 있으며, 통상적으로 배열 수가 많을수록 굴곡부의 높이가 커질 수 있다. 즉, 패브릭 또는 글라스 필라멘트가 직교하는 위치가 볼록하고 그 외의 부분은 상대적으로 오목하게 형성될 수 있다.

한편, 심재(100)는 수지재(200, 300)가 함침되는 데, 수지재(200, 300)를 구성하는 수지 조성물과 무기계 필러 함유량 등이 다른 경우에는 심재(100) 내부에서 수지 조성물의 유동성 차이가 발생하게 된다. 특히, 심재(100)의 밀도가 높은 곳에서 수지 조성물의 유동성에 따라 침투 깊이가 달라져 심재(100) 내부에 비선형의 접합 계면이 형성된다.

제1 수지재(200)는 일부분이 심재(100)에 함침되어 비선형의 접합 계면을 갖도록 심재(100)의 일측에 적층되는 부재로서, 에폭시 또는 레진 등의 유기물로 구성될 수 있다. 그러나, 제1 수지재(200)는 에폭시 또는 레진 등의 유기물로 한정되는 것은 아니고, 패브릭 또는 글라스 필라멘트 사이에 함침 가능한 유기물로 열경화성 수지 또는 자외선 경화 수지로 구성될 수 있다.

열경화성 수지로는 우레아 수지, 멜라민 수지, 비스마레이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 벤조옥사진 환을 갖는 수지, 시아네이트에스테르 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지 및 비스페놀 S와 비스페놀 F의 공중합 에폭시 수지 등이 이용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니고 공지된 열경화성 수지면 제한없이 채용될 수 있다.

또한, 자외선 경화성 수지는 주로 아크릴계 수지가 이용되며, 이에 한정되는 것은 아니고 공지된 자외선 경화성 수지이면 제한없이 적용될 수 있다.

제2 수지재(300)는 제1 수지재(200)와 서로 다른 점도(Minimum viscosity)를 가지며, 일부분이 심재(100)에 함침되어 비선형의 접합 계면을 갖도록 심재(100)의 타측에 적층되는 부재로서, 에폭시 또는 레진 등의 유기물로 구성될 수 있다. 그러나, 제2 수지재(300) 역시 에폭시 또는 레진 등의 유기물로 한정되는 것은 아니고, 패브릭 또는 글라스 필라멘트 사이에 함침 가능한 유기물로 열경화성 수지 또는 자외선 경화 수지로 구성될 수 있다.

이 경우, 제2 수지재(300)는 제1 수지재(200)와 서로 다른 점도를 가지므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 수지재(200)가 심재(100)에 함침되는 정도와 제2 수지재(300)가 심재(100)에 함침되는 정도가 차이가 날 수 있다.

즉, 수지재(200, 300)의 점도가 상대적으로 높다면 동일 시간동안 동일 압력 인가시 심재(100) 내부로 이동할 수 있는 수지 조성물의 함량이 적고, 심재(100) 직조 밀도가 높은 곳의 수지 조성물 침투가 어려운 반면 심재(100) 직조 밀도가 낮은 곳은 수지 조성물 침투가 용이하여 심재(100) 내부에 비선형 접합 계면을 형성함과 동시에, 심재(100)를 중심으로 양측의 비대칭 프리프레그(1000) 구조를 형성할 수 있다.

따라서, 비선형 접합 계면을 통해 휨 변형(warpage)을 감소시키고 높은 박리강도 및 내구성을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 심재(100)를 중심으로 한 양측의 비대칭 수지재(200, 300) 구조를 통해 서로 다른 방향으로 휨(warpage)이 발생되도록 배치될 수 있기 때문에 프리프레그(200)의 전체적인 휨 방향을 제어할 수 있다.

본 실시예에 따른 프리프레그(1000)에서, 제1 수지재(200) 및 제2 수지재(300)는 무기계 필러가 함유될 수 있다. 열경화성 또는 자외선 경화성 수지인 수지재(200, 300)만으로 이루어진 경우에는, 열팽창계수가 높아져 열변형에 취약할 수 밖에 없기 때문에 무기계 필러를 수지재(200, 300)에 함유시켜 열팽창계수를 낮게 유지함으로써, 열압착시 휨 변형을 최소화할 수 있다.

여기서, 제1 수지재(200) 및 제2 수지재(300)는 무기계 필러의 함유량이 서로 다를 수 있다. 즉, 제1 수지재(200) 및 제2 수지재(300)는 서로 같은 종류의 수지 조성물로 이루어지면서 각각에 함유된 무기계 필러의 함유량만을 달리함으로써, 서로 다른 점도를 갖도록 할 수 있다.

한편, 제1 수지재(200) 및 제2 수지재(300)는 무기계 필러의 함유량이 80wt% 이하인 것이 바람직할 수 있다. 일반적으로, 수지재(200, 300)의 점도가 2*10⁴Pas 이상인 경우에는 수지 조성물이 흐르지 않아 심재(100) 내부로 함침이 이루어지지 않고, 심재(100) 상에 독립된 수지층을 형성하게 된다. 그리고, 이와 같이 통상적으로 수지 조성물이 흐르지 않는 경우의 무기계 필러의 함유량은 80wt% 이다.

따라서, 본 실시예에 따른 프리프레그(1000)는 수지재(200, 300)의 무기계 필러의 함유량을 80wt% 이하로 제한함으로써, 심재(100) 내부로의 함침이 일어날 수 있도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

도 2은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리프레그를 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리프레그(2000)에서, 제1 수지재(200) 및 제2 수지재(300)는 서로 다른 두께를 가진다. 즉, 제1 수지재(200) 및 제2 수지재(300)는 서로 다른 점도를 가지면서 그 두께도 서로 다르게 구성되어 프리프레그(200)의 전체적인 휨 방향을 보다 다양하게 제어할 수 있다.

이로 인해, 본 실시예에 따른 프리프레그(2000)는 필요에 따라 매우 다양한 인쇄회로기판의 구조에 적용이 가능할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리프레그(2000)는 상술한 특징을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리프레그(1000)의 주요 구성과 동일 또는 유사하므로, 중복되는 내용에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리프레그의 제조방법을 나타내는 도면이다. 한편, 도 2에 도시된 프리프레그의 제조 방법과 도 3 내지 도 6에 도시된 실시예와의 제조방법적 차이는 수지재(200, 300)의 두께만 다를 뿐 이외의 제조방법은 동일 또는 유사함에 따라 대표적인 제조방법을 중심으로 설명하기로 한다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리프레그의 제조방법은 패프릭 크로스 또는 글라스 크로스 중 어느 하나로 구성된 심재(100)를 준비하는 단계(도 3)로부터 시작된다. 심재(100)는 상술한 바와 같이 굴곡부를 가진 직조물로 구성될 수 있으며, 상하면으로 패브릭 또는 글라스 필라멘트의 겹침에 의해서 형성될 수 있다.

다음으로, 심재(100)의 일측에 제1 수지재(200)를 적층하고, 심재(100)의 타측에 제1 수지재(200)와 서로 다른 점도를 갖는 제2 수지재(200)를 적층한다(도 4). 이러한 수지재(200, 300)는 절연 필름 또는 동박의 커버 필름에 소정의 두께로 수지가 도포되며, B-스테이지의 반경화 상태로 도포될 수 있다.

다음으로, 제1 수지재(200) 및 제2 수지재(300)의 일부분이 심재(100)에 함침되어 비선형의 접합 계면이 형성되도록 열압착한다(도 5 및 도 6). 이러한 수지 적층체의 가압 수단은 V-프레스, V-프레스 라미네이션 또는 롤-프레스 등의 가압 방식을 통해 압착되며, 수지 적층체가 프레싱되는 동안 소정의 열이 가해질 수 있다.

수지재(200, 300)는 열압착에 의해 심재(100)와 밀착될 때, 심재(100)와 접합되는 면이 상변화됨에 의해서 심재(100)와 결합되고, 접합 경계면은 심재(100)의 굴곡부를 따라 비선형의 접합 계면을 형성한다.

이와 같은 수지재(200, 300)의 비선형 접합 계면은 적층된 수지재(200, 300)의 접합 면적을 늘릴 수 있으며, 심재(100)를 평면에서 보았을 때 다수의 돌기 형태로 돌출된 굴곡부가 수지재(200, 300)에 삽입되는 형태로 접합됨에 따라 수지재(200, 300) 간의 들뜸이나 박리가 방지될 수 있다.

한편, 열압착하는 단계는, 제1 수지재(200) 및 제2 수지재(300)의 외부면에 동박의 커버 필름과 같은 구리층(400)을 적층하고, 이러한 구리층(400)의 양면을 열압착하는 단계(도 5) 및 구리층(600)을 제거하는 단계(도 6)를 포함할 수 있다.

즉, 반경화 상태의 수지재(200, 300)를 열압착하기 위해, 커버 필름 용도의 구리층(400)을 사용하여 열압착한 후, 경화시키고 에칭 등을 통해 구리층(400)을 제거함으로써, 심재(100)와 수지재(200, 300)만으로 이루어진 프리프레그(1000)를 용이하게 제조할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100: 심재
200: 제1 수지재
300: 제2 수지재
400: 구리층
1000, 2000: 프리프레그

Claims

심재;
일부분이 상기 심재에 함침되어 비선형의 접합 계면을 갖도록 상기 심재의 일측에 적층되는 제1 수지재; 및
상기 제1 수지재와 서로 다른 점도를 가지며, 일부분이 상기 심재에 함침되어 비선형의 접합 계면을 갖도록 상기 심재의 타측에 적층되는 제2 수지재;
를 포함하는 프리프레그.
제1항에 있어서,
상기 심재는 패브릭 또는 글라스 필라멘트가 서로 교차하면서 직조된 패브릭 크로스(fabric cloth) 또는 글라스 크로스(glass cloth) 중 어느 하나인, 프리프레그.
제2항에 있어서,
상기 제1 수지재 및 상기 제2 수지재는 무기계 필러가 함유된, 프리프레그.
제3항에 있어서,
상기 제1 수지재 및 상기 제2 수지재는 무기계 필러의 함유량이 서로 다른, 프리프레그.
제4항에 있어서,
상기 제1 수지재 및 상기 제2 수지재는 무기계 필러의 함유량이 80wt% 이하인, 프리프레그.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 수지재 및 상기 제2 수지재는 서로 다른 두께를 가지는, 프리프레그.
패브릭 크로스 또는 글라스 크로스 중 어느 하나로 구성된 심재를 준비하는 단계;
상기 심재의 일측에 제1 수지재를 적층하는 단계;
상기 심재의 타측에 상기 제1 수지재와 서로 다른 점도를 갖는 제2 수지재를 적층하는 단계;
상기 제1 수지재 및 상기 제2 수지재의 일부분이 상기 심재에 함침되어 비선형의 접합 계면이 형성되도록 열압착하는 단계;
를 포함하는 프리프레그의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 제1 수지재를 적층하는 단계 및 상기 제2 수지재를 적층하는 단계에서,
상기 제1 수지재 및 상기 제2 수지재는 커버 필름에 도포되어 반경화 상태로 유지되는, 프리프레그의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 열압착하는 단계는,
상기 제1 수지재 및 상기 제2 수지재의 외부면에 한 쌍의 구리층을 적층하는 단계,
상기 구리층의 양면을 열압착하는 단계 및
상기 구리층을 제거하는 단계를 포함하는, 프리프레그의 제조방법.