KR20170050913A - 절연층 제조방법 및 다층인쇄회로기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 비용과 생산성 면에서 효율성을 향상시키면서, 균일하고 미세한 패턴을 구현할 수 있으며, 우수한 기계적 물성을 확보할 수 있는 절연층 제조방법 및 상기 절연층 제조방법으로부터 얻어지는 절연층을 이용한 다층인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다.

Description

절연층 제조방법 및 다층인쇄회로기판 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING INSULATING FILM AND MULTILAYERED PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 절연층 제조방법 및 다층인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 비용과 생산성 면에서 효율성을 향상시키면서, 균일하고 미세한 패턴을 구현할 수 있으며, 우수한 기계적 물성을 확보할 수 있는 절연층 제조방법 및 상기 절연층 제조방법으로부터 얻어지는 절연층을 이용한 다층인쇄회로기판 제조방법에 관한 것이다.

최근의 전자기기는 갈수록 소형화, 경량화, 고기능화되고 있다. 이를 위해, 소형 기기를 중심으로 빌드-업 PCB(Build-up Printed Circuit Board)의 응용분야가 빠르게 확대됨에 따라 다층인쇄 회로기판의 사용이 급속히 늘어 가고 있다.

다층 인쇄회로기판은 평면적 배선부터 입체적인 배선이 가능하며, 특히 산업용 전자 분야에서는 IC(integrated circuit), LSI(large scale integration) 등 기능소자의 집적도 향상과 함께 전자 기기의 소형화, 경량화, 고기능화, 구조적인 전기적 기능통합, 조립시간 단축 및 원가절감 등에 유리한 제품이다.

이러한 응용영역에 사용되는 빌드-업 PCB는 반드시 각 층간의 연결을 위하여 비아홀(via hole)을 형성하게 되는데, 비아홀이란, 다층 인쇄회로기판의 층간 전기적 연결 통로에 해당되는 것으로 기존에는 기계 드릴(Mechanical Drill)로 가공하였으나, 회로의 미세화로 인하여 홀의 구경이 작아지면서 기계 드릴 가공에 따른 가공비의 증가와 미세홀 가공의 한계로 인해 레이저를 이용한 가공방식이 대안으로 나타나게 되었다.

그러나, 레이저를 이용한 가공방식의 경우, CO2 또는 YAG 레이저 드릴을 사용하고 있으나, 레이저 드릴에 의해 비아홀의 크기가 결정되기 때문에, 예를 들어, CO2 레이저 드릴의 경우, 50 ㎛ 이하의 직경을 갖는 비아홀을 제조하기 어려운 한계가 있다. 또한, 다수의 비아홀을 형성해야 하는 경우, 비용적 부담이 큰 한계도 가지고 있다.

이에, 상술한 레이저 가공기술을 대신하여, 감광성 절연재료를 이용해 저비용으로 미세한 직경을 갖는 비아홀을 형성하는 방법이 제안되었다. 구체적으로, 상기 감광성 절연재료로는 감광성을 이용하여 미세한 개구 패턴을 형성할 수 있는 솔더레지스트라 불리는 감광성 절연 필름을 들 수 있다.

이러한 감광성 절연재료나 솔더레지스트는 패턴 형성을 위해 탄산나트륨 현상액을 사용하는 경우와 다른 현상액을 사용하는 경우로 나뉠 수 있다. 다른 현상액을 이용하는 경우, 감광성 절연재료나 솔더 레지스트는 환경적, 비용적인 이유로 인해 실제 공정상에서 적용이 어려운 한계가 있다.

반면, 탄산나트륨 현상액을 사용할 경우 환경 친화적인 장점이 있다. 이 경우, 감광성을 부여하기 위해 다수의 카르복시산과 아크릴레이트기를 포함한 산변성 아크릴레이트 수지를 사용하고 있는데, 대부분의 아크릴레이트기와 카르복시기는 에스테르 결합으로 연결되기 때문에, 원하는 모양으로 중합하기 위해 중합금지제 등을 포함하게 되며, 자외선 조사에 의해 라디칼 반응을 일으키기 위해 광개시제 등을 또한 포함하게 된다.

그러나, 상기 중합금지제 또는 광개시제 등은 고온조건에서 수지 밖으로 확산되면서, 반도체 패키지 공정중이나 완료 후에 절연층이나 도전층과의 계면 탈착을 발생시킬 수 있다. 또한, 수지 내의 에스테르 결합은 높은 습도에서 가수분해반응을 일으키고 수지의 가교 밀도를 감소시켜 수지의 흡습율을 상승시키는 원인이 되며, 이와 같이 흡습율이 높을 경우, 중합금지제 또는 광개시제 등이 고온 조건에서 수지 밖으로 환산되어 반도체 패키지 공정중이나 완료된 후에 절연층이나 도전층과 계면 탈착을 발생시킬 수 있으며, HAST 특성도 나빠지는 등 신뢰성이 감소하는 한계가 있었다.

이에, 우수한 신뢰성을 확보하면서, 저가의 비용으로 균일하고 미세한 패턴을 구현할 수 있는 절연층 제조방법의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 비용과 생산성 면에서 효율성을 향상시키면서, 균일하고 미세한 패턴을 구현할 수 있으며, 우수한 기계적 물성을 확보할 수 있는 절연층 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 절연층 제조방법으로부터 얻어지는 절연층을 이용한 다층인쇄회로기판 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 명세서에서는, 알카리 가용성 수지 및 열경화성 바인더를 포함한 고분자 수지층 상에 형성된 적어도 2이상의 금속층을 포함한 다층 구조체 상에 패턴화된 보호층을 형성하는 단계; 상기 패턴화된 보호층으로 금속층을 블로킹한 상태에서 에칭하여 패턴화된 금속층을 형성하는 단계; 상기 패턴화된 금속층으로 고분자 수지층을 블로킹한 상태에서 알카리 현상하는 단계; 및 상기 고분자 수지층을 열경화하는 단계;를 포함하는 절연층 제조방법이 제공된다.

본 명세서에서는 또한, 상기 절연층 상에 패턴화된 금속 기판을 형성하는 단계를 포함하는 다층인쇄회로기판 제조방법이 제공된다.

이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 절연층 제조방법 및 다층인쇄회로기판 제조방법에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

발명의 일 구현예에 따르면, 알카리 가용성 수지 및 열경화성 바인더를 포함한 고분자 수지층 상에 형성된 적어도 2이상의 금속층을 포함한 다층 구조체 상에 패턴화된 보호층을 형성하는 단계; 상기 패턴화된 보호층으로 금속층을 블로킹한 상태에서 에칭하여 패턴화된 금속층을 형성하는 단계; 상기 패턴화된 금속층으로 고분자 수지층을 블로킹한 상태에서 알카리 현상하는 단계; 및 상기 고분자 수지층을 열경화하는 단계;를 포함하는 절연층 제조방법이 제공될 수 있다.

본 발명자들은, 상기 일 구현예의 절연층 제조방법에 따르면, 고분자 수지층 상에 형성된 적어도 2이상의 금속층, 구체적인 예를 들어 제1금속층 및 제2금속층이 서로 선택적으로 에칭될 수 있다는 점을 이용하여, 순차적인 에칭을 통해 손쉽게 미세 패턴형성이 가능하다는 것을 확인하였다.

특히, 적어도 2이상의 금속층 상에 형성된 패턴화된 보호층이 에칭액을 블로킹하는 마스크 역할을 하여, 상기 패턴화된 보호층에 의해 노출된 금속층 부분은 에칭을 통해 제거되고, 상기 패턴화된 보호층에 의해 노출되지 않은 금속층 부분은 에칭액으로부터 보호되는 것을 확인하였다.

또한, 상기 적어도 2이상의 금속층 간에도 블로킹에 의한 순차적인 에칭이 진행될 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 2 이상의 금속층 가운데 상부에 위치한 제2금속층이 먼저 패턴화될 수 있고, 상기 패턴화된 제2금속층이 하부의 금속층, 예를 들어 제1금속층을 에칭액으로부터 블로킹하는 마스크 역할을 하여, 상기 패턴화된 제2금속층에 의해 노출된 제1금속층 부분은 에칭을 통해 제거되고, 상기 패턴화된 제2금속층에 의해 노출되지 않은 제1금속층 부분은 에칭액으로부터 보호되는 그대로 남는 방법을 통해 패턴을 구현할 수 있다.

그리고, 알카리 가용성을 갖는 고분자 수지층 상에 형성된 패턴화된 금속층이 알카리 현상액의 마스크 역할을 하여, 상기 금속층 패턴에 의해 노출된 고분자 수지층 부분은 알카리 현상을 통해 제거되고, 상기 금속층 패턴에 의해 노출되지 않은 고분자 수지층 부분은 알카리 현상액으로부터 보호되어, 종래의 레이저 가공 공정에 비해 보다 균일하고 미세한 패턴을 저렴한 비용으로 신속하게 형성할 수 있음을 확인하였다.

특히, 상기 고분자 수지층 상에 형성되는 상기 제1금속층은 매우 얇은 두께를 가지고 있어, 상기 제1금속층 패턴을 이용하여 고분자 수지층을 현상하여 고분자 수지 패턴을 형성할 경우, 패턴의 종횡비에 영향을 받지 않게 되어, 미세하고 균일한 패턴을 형성할 수 있다.

더욱이, 감광특성을 통한 패턴 형성 공정과 알카리 현상 공정 또는 에칭 공정은 레이저를 통한 가공 공정에 비해 상대적으로 적은 비용으로 신속하게 대량생산이 가능하기 때문에, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

또한, 최종 제조된 절연층 상에 상기 제1금속층 패턴이 그대로 남아있어, 이후의 다층인쇄회로기판 제조공정에서 별도의 전처리 없이도, 상기 절연층 표면에 대해 도금시, 우수한 도금성을 구현할 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.

또한, 최종 제조되는 절연층에는 비감광성 절연재료인 열경화성 수지의 경화물이 포함됨에 따라, 종래 감광성 절연재료를 통한 절연층 제조시보다 광개시제 또는 중합금지제의 함량이 매우 감소하여, 광개시제 또는 중합금지제에 의해 발생가능한 절연층이나 도전층과의 계면 탈착성이 감소하는 등, 우수한 기계적 물성을 갖는 절연층을 제조할 수 있다.

상기 절연층 제조방법은 알카리 가용성 수지 및 열경화성 바인더를 포함한 고분자 수지층 상에 형성된 적어도 2이상의 금속층을 포함한 다층 구조체 상에 패턴화된 보호층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 알카리 가용성 수지 및 열경화성 바인더를 포함한 고분자 수지층 상에 형성된 적어도 2이상의 금속층을 포함한 다층 구조체 상에 패턴화된 보호층을 형성하는 단계는, 상기 알카리 가용성 수지 및 열경화성 바인더를 포함한 고분자 수지층 상에 적어도 2이상의 금속층을 포함한 다층 구조체를 형성하는 단계; 및 상기 다층 구조체 상에 패턴화된 보호층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 다층 구조체의 구체적인 구조가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 기판상에 상기 고분자 수지층을 적층하고, 상기 고분자 수지층 상에 적어도 2이상의 금속층이 적층된 구조를 들 수 있다. 상기 다층 구조체를 형성하는 방법의 예가 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 적어도 2이상의 금속층 상에 고분자 수지층을 적층한 다음, 상기 고분자 수지층과 기판을 라미네이트 하는 방법 등을 사용할 수 있다.

상기 적어도 2 이상의 금속층은, 두께가 1 ㎚ 내지 500 ㎚인 제1금속층; 및 상기 제1금속층 상에 형성된 두께가 0.1 ㎛ 내지 500 ㎛인 제2금속층;을 포함할 수 있다. 상기 제1금속층이 상술한 범위의 두께를 가짐에 따라, 상기 절연층 제조방법에서 절연층 내부에 형성되는 비아홀의 종횡비(Aspect ratio)를 줄일 수 있어 50 ㎛ 이하의 폭/간격을 갖는 미세 패턴을 구현할 수 있다. 또한, 후술하는 다층인쇄회로기판 제조공정(예를 들어 SAP 또는 MSAP)에서, 상기 제1금속층이 시드층의 역할을 할 수 있으므로, 별도의 금속시드층을 형성하지 않아도 되는 장점이 있을 뿐 아니라, 높은 회로 밀착성을 구현할 수 있다.

상기 제1금속층 두께에 대한 제2금속층 두께의 비율은 10 내지 10000, 또는 100 내지 1000, 또는 300 내지 500일 수 있다. 이처럼, 상기 제2금속층이 제1금속층에 비해 두꺼운 두께를 갖기 때문에, 상기 제2금속층은 캐리어(carrier) 층의 역할을 할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 상기 제2금속층 상에 제1금속층을 형성한 다음, 상기 제1금속층 상에 고분자 수지층을 형성하고, 상기 적층체를 기판과 라미네이트하는 과정에서, 상기 제2금속층가 적층체의 이동 및 라미네이션 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

상기 제1금속층은 20℃에서 측정한 비저항이 1000 nΩ·m 이하, 또는 500 nΩ·m 이하인 금속을 포함할 수 있다. 상기 제 1금속층에 포함된 금속의 비저항이 1000 nΩ·m 이하로 작기 때문에, 상기 제1금속층은 상술한 바와 같이 시드층의 역할을 할 수 있다.

상기 제1금속층에 포함된 제1금속과 제2금속층에 포함된 제2금속은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각의 예가 크게 한정되는 것은 아니며 널리 알려진 금속을 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 제1금속과 제2금속의 보다 구체적인 예를 들면, 각각 독립적으로 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 주석(Sn), 납(Pb), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 또는 이들의 2종 이상의 합금 등을 사용할 수 있다.

상기 고분자 수지층은 알카리 가용성 수지 및 열경화성 바인더를 포함한 고분자 수지 조성물의 건조 또는 경화를 통해 형성된 필름을 의미한다.

상기 고분자 수지층은 단독으로 존재하거나 회로기판, 시트, 다층 프린트 배선판 등의 반도체 재료를 포함한 기재 상에 형성된 상태로 존재할 수 있으며, 상기 고분자 수지층을 기재상에 형성하는 방법의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 상기 고분자 수지 조성물을 기재상에 직접 코팅하거나, 캐리어 필름 상에 고분자 수지 조성물을 도포한 상태에서, 코팅을 진행한 다음 캐리어 필름을 제거하는 방법 또는 상기 제1금속층 상에 고분자 수지 조성물을 도포한 상태에서 기재와 라미네이션하는 방법 등을 사용할 수 있다.

상기 고분자 수지층의 두께는 0.1 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다. 상기 제1금속층 두께에 대한 고분자 수지층 두께의 비율이 10 내지 10000, 또는 100 내지 1000, 또는 400 내지 600일 수 있다.

상기 고분자 수지층은 알카리 가용성 수지 100 중량부에 대해 열경화성 바인더 1 중량부 내지 50 중량부, 또는 10 중량부 내지 30 중량부를 포함할 수 있다. 상기 열경화성 바인더의 함량이 지나치게 많으면 상기 고분자 수지층의 현상성이 떨어지고, 강도가 저하될 수 있다. 반대로, 열경화성 바인더의 함량이 지나치게 낮아지면, 상기 고분자 수지층이 과도하게 현상될 뿐 아니라, 코팅 시 균일성이 떨어질 수 있다.

상기 열경화성 바인더는 열경화 가능한 작용기, 예를 들어, 에폭시기, 옥세타닐기, 환상 에테르기, 환상 티오 에테르기, 시아나이드(cyanide)기, 말레이미드(maleimide)기, 벤족사진(benzoxazine)기 또는 이들의 2종 이상을 혼합하여 포함할 수 있다. 이러한 열경화성 바인더는 열경화에 의해 알카리 가용성 수지 등과 가교 결합을 형성해 절연층의 내열성 또는 기계적 물성을 담보할 수 있다.

보다 구체적으로 예를 들면, 상기 열경화성 바인더로는, 분자 중에 2개 이상의 환상 에테르기 및/또는 환상 티오에테르기(이하, 환상 (티오)에테르기라고 함)를 포함한 수지를 사용할 수 있고, 또는 2관능성의 에폭시 수지를 사용할 수 있다. 상기 분자 중에 2개 이상의 환상 (티오)에테르기를 포함한 열경화성 바인더는 분자 중에 3, 4 또는 5원환의 환상 에테르기, 또는 환상 티오에테르기 중 어느 한쪽 또는 2종의 기를 2개 이상 갖는 화합물로 될 수 있다.

또한, 상기 열경화성 바인더는 분자 중에 적어도 2개 이상의 에폭시기를 포함한 다관능 에폭시 화합물, 분자 중에 적어도 2개 이상의 옥세타닐기를 포함한 다관능 옥세탄 화합물 또는 분자 중에 2개 이상의 티오에테르기를 포함한 에피술피드 수지, 분자 중에 적어도 2개 이상의 시아나이드기를 포함한 다관능 시아네이트 에스테르 화합물, 또는 분자 중에 적어도 2개 이상의 벤족사진기를 포함한 다관능 벤족사진 화합물 등을 포함할 수 있다.

상기 다관능 에폭시 화합물의 구체적인 예를 들면 비스페놀 A형 에폭시 수지, 수소 첨가 비스페놀 A형 에폭시 수지, 브롬화 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, N-글리시딜형 에폭시 수지, 비스페놀 A의 노볼락형 에폭시 수지, 비크실레놀형 에폭시 수지, 비페놀형 에폭시 수지, 킬레이트형 에폭시 수지, 글리옥살형 에폭시 수지, 아미노기 함유 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 페놀릭형 에폭시 수지, 디글리시딜프탈레이트 수지, 헤테로시클릭 에폭시 수지, 테트라글리시딜크실레노일에탄 수지, 실리콘 변성 에폭시 수지, ε-카프로락톤 변성 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 또한, 난연성 부여를 위해, 인 등의 원자가 그 구조 중에 도입된 것을 사용할 수도 있다. 이들 에폭시 수지는 열경화함으로써, 경화 피막의 밀착성, 땜납 내열성, 무전해 도금 내성 등의 특성을 향상시킨다.

상기 다관능 옥세탄 화합물로서는 비스[(3-메틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]에테르, 비스[(3-에틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]에테르, 1,4-비스[(3-메틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]벤젠, 1,4-비스[(3-에틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]벤젠, (3-메틸-3-옥세타닐)메틸아크릴레이트, (3-에틸-3-옥세타닐)메틸아크릴레이트, (3-메틸-3-옥세타닐)메틸메타크릴레이트, (3-에틸-3-옥세타닐)메틸메타크릴레이트, 이들의 올리고머 또는 공중합체 등의 다관능 옥세탄류 이외에, 옥세탄 알코올과 노볼락 수지, 폴리(p-히드록시스티렌), 카르도형 비스페놀류, 카릭스아렌류, 카릭스레졸신아렌류, 또는 실세스퀴옥산 등의 히드록시기를 갖는 수지와의 에테르화물 등을 들 수 있다. 그 밖의, 옥세탄환을 갖는 불포화 모노머와 알킬(메트)아크릴레이트와의 공중합체 등도 들 수 있다.

상기 다관능 시아네이트 에스테르 화합물의 예로는 비스페놀 A형 시아네이트 에스테르 수지, 비스페놀 E형 시아네이트 에스테르 수지, 비스페놀 F형 시아네이트 에스테르 수지, 비스페놀 S형 시아네이트 에스테르 수지, 비스페놀 M형 시아네이트 에스테르 수지, 노볼락형 시아네이트 에스테르 수지, 페놀노볼락형 시아네이트 에스테르 수지, 크레졸 노볼락형 시아네이트 에스테르 수지, 비스페놀 A의 노볼락형 시아네이트 에스테르 수지, 바이페놀형 시아네이트 에스테르 수지나 이들의 올리고머 또는 공중합체 등을 들 수 있다.

상기 다관능 말레이미드 화합물의 예로는 4,4´-디페닐메탄 비스말레이미드(4,4´-diphenylmethane bismaleimide), 페닐메탄 비스말레이미드(phenylmethane bismaleimide), m-페닐메탄 비스말레이미드(m-phenylmethane bismaleimide), 비스페놀 A 디페닐에터비스말레이미드(bisphenol A diphenyl ether bismaleimide), 3,3´-디메틸-5,5´-디에틸-4,4´- 디페닐메탄 비스말레이미드 (3,3´-dimethyl-5,5´-diethyl-4,4´-diphenylmethane bismaleimide), 4-메틸-1,3- 페닐렌 비스말레이미드(4-methyl-1,3-phenylene bismaleimide), 1,6´- 비스말레이미드-(2,2,4-트리메틸)헥산(1,6´-bismaleimide-(2,2,4-trimethyl)hexane) 등을 들 수 있다.

상기 다관능 벤족사진 화합물의 예로는 비스페놀 A형 벤족사진 수지, 비스페놀 F형 벤족사진 수지, 페놀프탈레인형 벤족사진 수지, 티오디페놀형 벤족사진 수지, 디사이클로 펜타디엔형 벤족사진 수지, 3,3'-(메틸렌-1,4-디페닐렌)비스(3,4-디하이드로-2H-1,3-벤족사진(3,3'-(methylene-1,4-diphenylene)bis(3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxazine) 수지 등을 들 수 있다.

상기 분자 중에 2개 이상의 환상 티오에테르기를 갖는 화합물로서는, 예를 들면 재팬 에폭시 레진사 제조의 비스페놀 A형 에피술피드 수지 YL7000 등을 들 수 있다. 또한, 노볼락형 에폭시 수지의 에폭시기의 산소 원자를 황 원자로 대체한 에피술피드 수지 등도 사용할 수 있다. 또한, 시판되고 있는 것으로서, 국도화학사의 YDCN-500-80P, 론자사의 페놀 노볼락형 시아니이트 에스너 수지 PT-30S, 다이와사의 페닐 메탄형 말레이미드 수지 BMI-2300, 시코쿠사의 P-d형 벤족사진 수지 등을 사용할 수 있다.

상기 알카리 가용성 수지는 카르복시기 또는 페놀기 함유 수지를 포함할 수 있다. 이러한 알카리 가용성 수지는 카르복시기를 포함하여 상기 고분자 수지층이 보다 높은 알카리 현상성을 나타내게 하며, 페놀기를 포함하여 카르복시기에 비해 낮은 현상성을 나타내어 고분자 수지층의 현상속도를 조절할 수 있다. 상기 카르복시기 함유 수지와 페놀기 함유 수지는 각각 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 카르복시기 또는 페놀기 함유 수지는 분자 중에 카르복시기 또는 페놀기를 함유하고 있는 공지 관용의 카르복시기 함유 수지 또는 페놀기 함유 수지를 사용할 수 있다.

상기 카르복시기 함유 수지의 예로는 하기 열거하는 (1) 내지 (7)의 수지를 들 수 있다.

(1) 다관능 에폭시 수지에 포화 또는 불포화 모노카르복시기를 반응시킨 후, 다염기산 무수물을 반응시켜 얻어지는 카르복시기 함유 수지,

(2) 2관능 에폭시 수지에 2관능 페놀, 및(또는) 디카르복시기를 반응시킨 후 다염기산 무수물을 반응시켜 얻어지는 카르복시기 함유 수지,

(3) 다관능 페놀 수지에 분자 내에 1개의 에폭시기를 갖는 화합물을 반응시킨 후 다염기산 무수물을 반응시켜 얻어지는 카르복시기 함유 수지,

(4) 분자 내에 2개 이상의 알코올성 수산기를 갖는 화합물에 다염기산 무수물을 반응시켜 이루어지는 카르복시기 함유 수지

(5) 디아민(diamine)과 디안하이드라이드(dianhydride)를 반응시킨 폴리아믹산 수지 또는 폴리아믹산 수지의 공중합체 수지

(6) 아크릴산을 반응시킨 폴리아크릴산 수지 또는 폴리아크릴산 수지의 공중합체

(7) 말레산무수물을 반응시킨 폴리말레산무수물 수지 및 폴리말레산무수물 수지 공중합체의 무수물을 약산, 디아민, 이미다졸(imidazole), 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide)로 개환시켜 제조한 수지 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

상기 카르복시기 함유 수지의 보다 구체적인 예로는 일본화약의 CCR-1291H, 신아 T&C의 SHA-1216CA60, Lubrizol의 Noverite K-700 또는 이들의 2종 이상의 혼합물 등을 들 수 있다.

상기 페놀기 함유 수지의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 비스페놀F(BPF) 노볼락 수지 등의 노볼락 수지 또는 4,4´-(1-(4-(2-(4-하이드록시페닐)프로판-2-일)페닐)에탄-1,1-다이일)다이페놀 [4,4´-(1-(4-(2-(4-Hydroxyphenyl)propan-2-yl)phenyl)ethane-1,1-diyl)diphenol]등의 비스페놀 A계 수지를 각각 단독으로 사용하거나 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 고분자 수지층은 열경화 촉매, 무기 필러, 레벨링제, 분산제, 이형제 및 금속 밀착력 증진제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 열경화성 촉매는 열경화성 바인더의 열경화를 촉진시키는 역할을 한다. 상기 열경화성 촉매로서는, 예를 들면 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 4-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-(2-시아노에틸)-2-에틸-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸 유도체; 디시안디아미드, 벤질디메틸아민, 4-(디메틸아미노)-N,N-디메틸벤질아민, 4-메톡시-N,N-디메틸벤질아민, 4-메틸-N,N-디메틸벤질아민 등의 아민 화합물; 아디프산 디히드라지드, 세박산 디히드라지드 등의 히드라진 화합물; 트리페닐포스핀 등의 인 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 시판되고 있는 것으로서는, 예를 들면 시코쿠 가세이 고교사 제조의 2MZ-A, 2MZ-OK, 2PHZ, 2P4BHZ, 2P4MHZ(모두 이미다졸계 화합물의 상품명), 산아프로사 제조의 U-CAT3503N, UCAT3502T(모두 디메틸아민의 블록이소시아네이트 화합물의 상품명), DBU, DBN, U-CATS A102, U-CAT5002(모두 이환식 아미딘 화합물 및 그의 염) 등을 들 수 있다. 특히 이들에 한정되는 것이 아니고, 에폭시 수지나 옥세탄 화합물의 열경화 촉매, 또는 에폭시기 및/또는 옥세타닐기와 카르복시기의 반응을 촉진하는 것일 수 있고, 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 또한, 구아나민, 아세토구아나민, 벤조구아나민, 멜라민, 2,4-디아미노-6-메타크릴로일옥시에틸-S-트리아진, 2-비닐-4,6-디아미노-S-트리아진, 2-비닐-4,6-디아미노-S-트리아진-이소사아누르산 부가물, 2,4-디아미노-6-메타크릴로일옥시에틸-S-트리아진-이소사아누르산 부가물 등의 S-트리아진 유도체를 이용할 수도 있고, 바람직하게는 이들 밀착성 부여제로서도 기능하는 화합물을 상기 열경화성 촉매와 병용할 수 있다.

상기 무기 필러의 예로는 실리카, 황산바륨, 티탄산바륨, 탈크, 클레이, 탄산마그네슘, 탄산칼슘, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 마이카 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다. 상기 실리카의 예로는 SC2050-FNB(Admatechs사 제조)를 들 수 있다.

상기 이형제의 예로는, 저분자량 폴리프로필렌, 저분자량 폴리에틸렌 등의 폴리알킬렌 왁스, 에스테르 왁스, 카르나우바(carnauba) 왁스, 파라핀 왁스 등을 들 수 있다.

상기 금속 밀착력 증진제는 금속소재의 표면 변질이나 투명성에 문제를 발생시키지 않는 물질, 예를 들어, 실란 커플링제 또는 유기금속 커플링제 등을 사용할 수 있다.

상기 레벨링제는 필름 코팅시 표면의 팝핑이나 크레이터를 제거하는 역할을 하며, 예를 들어 BYK-Chemie GmbH의 BYK-380N, BYK-307, BYK-378, BYK-350 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기 고분자 수지층은 에폭시 당량이 5000이상인 수지 또는 엘라스토머를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 고분자 수지층의 경화물의 조화처리가 가능할 수 있다.

또한, 상기 고분자 수지층은 상기 고분자 수지층에 광경화성 성질을 부여하기 위하여, 광반응성 불포화기를 포함하는 열경화성 바인더 또는 광반응성 불포화기를 포함하는 알카리 가용성 수지와 광개시제를 더 포함할 수 있다. 상기 광반응성 불포화기를 포함하는 열경화성 바인더, 광반응성 불포화기를 포함하는 알카리 가용성 수지 및 광개시제의 구체적인 예는 크게 한정되지 않으며, 광경화성 수지 조성물 관련 기술분야에서 사용되는 다양한 화합물을 제한 없이 사용할 수 있다.

한편, 상기 다층 구조체 상에 패턴화된 보호층을 형성하는 단계에서, 상기 보호층은 감광성 수지층 또는 제3금속층을 포함할 수 있다. 상기 감광성 수지층의 예로는 알카리 가용성이나 비열경화성인 감광성 드라이필름 레지스트(DFR) 등을 들 수 있고, 상기 제3금속층의 예로는 금, 은 동, 주석, 니켈 알루미늄, 타이타늄 등의 금속 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 포함한 합금 등을 포함한 금속층을 들 수 있다.

상기 다층 구조체 상에 패턴화된 보호층을 형성하는 단계는, 상기 다층 구조체 상에 형성된 감광성 수지층을 노광 및 현상하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 감광성 수지층이 보호층으로 사용될 수 있다.

상기 감광성 수지층의 두께는 1 ㎛ 내지 500 ㎛, 또는 3 ㎛ 내지 200 ㎛, 또는 5 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다. 상기 감광성 수지층의 두께가 500 ㎛ 초과로 지나치게 증가할 경우, 상기 다층 구조체에 형성되는 패턴의 해상도가 감소할 수 있다.

상기 다층 구조체 상에 형성된 감광성 수지층을 노광 및 현상하는 단계에서, 상기 다층 구조체 감광성 수지층을 형성하는 방법이 크게 한정되지 않으며, 예를 들어, 감광성 드라이 필름 레지스트와 같은 필름형태의 감광성 수지를 다층 구조체 상에 적층시키는 방법 또는 스프레이나 딥핑 방법으로 감광성 수지 조성물을 다층 구조체 상에 코팅하고, 압착하는 방법 등을 사용할 수 있다.

상기 다층 구조체 상에 형성된 감광성 수지층을 노광 및 현상하는 단계에서, 상기 감광성 수지층을 노광하는 방법의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 상기 감광성 수지층에 소정의 패턴의 형성된 포토 마스크를 접촉하고 자외선을 조사하거나, 마스크에 포함된 소정의 패턴을 프로젝션 대물렌즈를 통해 이미징한 다음 자외선을 조사하거나, 레이저 다이오드(Laser Diode)를 광원으로 사용하여 직접 이미징한 다음 자외선을 조사하는 등의 방식 등을 통해 선택적으로 노광할 수 있다. 이 때, 자외선 조사 조건의 예로는 5mJ/㎠ 내지 600mJ/㎠의 광량으로 조사하는 것을 들 수 있다.

또한, 상기 다층 구조체 상에 형성된 감광성 수지층을 노광 및 현상하는 단계에서, 상기 감광성 수지층을 현상하는 방법의 예로는 알카리 현상액을 처리하는 방법을 들 수 있다. 상기 알카리 현상액의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 인산나트륨, 규산나트륨, 암모니아, 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 아민류 등의 알카리 수용액을 사용할 수 있으며, 상기 알카리 현상액의 구체적인 사용량은 크게 제한되지 않는다.

또한, 상기 다층 구조체 상에 패턴화된 보호층을 형성하는 단계는, 상기 다층 구조체 상에 제 3금속층을 형성하는 단계; 상기 제 3금속층 상에 패턴화된 감광성 수지층을 형성하는 단계; 상기 패턴화된 감광성 수지층으로 제 3 금속층을 블로킹한 상태에서 상기 제3금속층을 에칭하는 단계;를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제3금속층이 보호층으로 사용될 수 있다.

상기 다층 구조체 상에 제3금속층을 형성하는 단계에서, 상기 다층 구조체 상에 제3금속층을 형성하는 방법의 예로는 상기 다층 구조체 상에 제3금속을 증착시키는 방법 등을 사용할 수 있다. 상기 다층 구조체 상에 제3금속을 증착시키는 방법의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 금속 스퍼터링법 또는 화학기상증착(CVD)방법 등을 사용할 수 있다.

상기 다층 구조체 상에 제3금속층을 형성하는 단계에서, 상기 다층 구조체 상에 형성된 제3금속층의 두께는 10 ㎚ 내지 5㎛일 수 있다. 상기 제3금속층의 두께가 5㎛ 초과로 지나치게 증가할 경우, 상기 제3금속층을 형성하기 위해 과량의 금속이 필요해짐에 따라, 원료 비용이 증가하여 경제적인 면에서 효율성이 감소할 수 있다.

한편, 상기 제3금속층 상에 패턴화된 감광성 수지층을 형성하는 단계는 상기 제3금속층 상에 형성된 감광성 수지층을 노광 및 현상하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제3금속층 상에 형성된 감광성 수지층의 두께는 0.1 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다. 상기 감광성 수지층의 두께가 500 ㎛ 초과로 지나치게 증가할 경우, 상기 제3금속층에 형성되는 패턴의 해상도가 감소할 수 있다.

상기 제3금속층 상에 형성된 감광성 수지층을 노광 및 현상하는 단계에 관한 구체적인 내용은, 상기 다층 구조체 상에 형성된 감광성 수지층을 노광 및 현상하는 단계에서 상술한 내용을 포함한다.

상기 패턴화된 감광성 수지층으로 제 3 금속층을 블로킹한 상태에서 상기 제3금속층을 에칭하는 단계에서, 상기 패턴화된 감광성 수지층은 제3금속층에 패턴을 형성하기 위한 레지스트의 역할로 사용된다.

따라서, 상기 패턴화된 감광성 수지층으로 제3금속층을 블로킹한 상태란, 상기 제3금속층 표면에서 패턴화된 감광성 수지층이 제3금속층과 에칭액의 접촉을 방지하는 상태를 의미한다. 이에 따라, 상기 패턴화된 감광성 수지층에 의해 블로킹되지 못하고, 노출된 제3금속층 일부분이 제거되면서 제3금속층에 패턴이 형성될 수 있다.

상기 에칭액은 금속층의 종류에 따라 선택될 수 있으며, 가능한 하부의 구리회선에 영향을 적게 미치며, 하부의 다층 구조체에 영향을 주지 않는 물질을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 절연층 제조방법은 상기 패턴화된 보호층으로 금속층을 블로킹한 상태에서 상기 금속층을 에칭하는 단계를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 패턴(pattern)이란 박막 또는 층의 형태를 갖는 물질에 대해, 남기고자 하는 특정 모양을 제외한 나머지 부분을 제거하는 공정에 의해, 최종적으로 남아있는 특정 모양을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 또한 "패턴화된"은 "패턴이 형성된"을 의미한다.

즉 상기 보호층에 형성된 패턴은 금속층에 패턴을 형성하기 위한 레지스트의 역할로 사용된다. 따라서, 상기 패턴화된 보호층으로 금속층을 블로킹한 상태란, 상기 금속층 표면에서 패턴화된 보호층이 금속층과 에칭액의 접촉을 방지하는 상태를 의미한다. 이에 따라, 상기 패턴화된 보호층에 의해 블로킹되지 못하고, 노출된 금속층 일부분이 제거되면서 금속층에 패턴이 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 패턴화된 보호층으로 금속층을 블로킹한 상태에서 에칭하여 패턴화된 금속층을 형성하는 단계는, 상기 패턴화된 보호층으로 금속층을 블로킹한 상태에서 상기 제2금속층을 에칭하여 패턴화된 제2금속층을 형성하는 단계; 및 상기 패턴화된 제2금속층으로 제1금속층을 블로킹한 상태에서 상기 제1금속층을 에칭하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 패턴화된 보호층으로 금속층을 블로킹한 상태에서 상기 제2금속층을 에칭하여 패턴화된 제2금속층을 형성하는 단계; 및 상기 패턴화된 제2금속층으로 제1금속층을 블로킹한 상태에서 상기 제1금속층을 에칭하는 단계;는 동시 또는 순차적으로 진행될 수 있으나, 바람직하게는 순차적으로 진행될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2금속층을 에칭하는 단계에서 동시에 제1금속층이 에칭되는 것을 방지하여, 상기 제1금속층 하부에 위치한 고분자 수지층과 에칭액의 직접적인 접촉에 의해 고분자 수지층이 제거되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 패턴화된 제2금속층으로 제1금속층을 블로킹한 상태에서 상기 제1금속층을 에칭하는 단계 이후, 상기 패턴화된 제2금속층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 패턴화된 제2금속층을 제거하는 보다 구체적인 방법의 예를 들면, 포토레지스트 박리액을 처리하거나, 디스미어(desmear) 공정 또는 플라즈마 에칭 등을 진행할 수 있으며, 상기의 방법을 혼용할 수도 있다.

한편, 상기 절연층 제조방법은 상기 패턴화된 보호층으로 금속층을 블로킹한 상태에서 에칭하여 패턴화된 금속층을 형성하는 단계 이후, 상기 패턴화된 보호층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 패턴화된 보호층을 제거하는 단계의 구체적인 예를 들면, 상기 제 2금속층 상에 남아있는 제3금속층 패턴을 제거하는 단계 또는 상기 제 2금속층 상에 남아있는 패턴화된 감광성 수지층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들면, 포토레지스트 박리액을 처리하거나, 디스미어(desmear) 공정 또는 플라즈마 에칭 등을 진행할 수 있으며, 상기의 방법을 혼용할 수도 있다.

또한, 상기 절연층 제조방법은 상기 패턴화된 금속층으로 고분자 수지층을 블로킹한 상태에서 알카리 현상하는 단계를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 패턴화된 금속층은 패턴화된 제1금속층을 포함할 수 있으며, 상기 제1금속층에 형성된 패턴을 통해 노출된 일부의 고분자 수지층 표면만이 알카리 현상액과 선택적으로 접촉하는 과정을 통하여 종래의 레이저를 통한 식각 공정을 대체하면서도 이와 동등 수준 이상의 정밀도 및 보다 높은 공정 경제성을 확보할 수 있다.

상기 패턴화된 금속층으로 고분자 수지층을 블로킹한 상태에서 알카리 현상하는 단계에서, 상기 패턴화된 금속층은 고분자 수지층에 패턴을 형성하기 위한 레지스트의 역할로 사용된다.

따라서, 상기 패턴화된 금속층으로 고분자 수지층을 블로킹한 상태란, 상기 고분자 수지층 표면에서 패턴화된 금속층이 고분자 수지층과 알카리의 접촉을 방지하는 상태를 의미한다. 이에 따라, 상기 패턴화된 금속층에 의해 블로킹되지 못하고, 노출된 고분자 수지층 일부분이 제거되면서 고분자 수지층에 패턴이 형성될 수 있다.

상기 고분자 수지층은 알카리 가용성 수지를 포함함에 따라, 알카리 현상액에 의해 용해되는 알카리 가용성을 가지고 있으므로, 상기 고분자 수지층에서 알카리 현상액이 접촉한 부위는 용해되어 제거될 수 있다.

상기 알카리 현상액의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 인산나트륨, 규산나트륨, 암모니아, 테트라메틸암모늄하이드록사이드, 아민류 등의 알카리 수용액을 사용할 수 있으며, 상기 알카리 현상액의 구체적인 사용량은 크게 제한되지 않는다.

또한, 상기 절연층 제조방법은 상기 알카리 현상 이후, 상기 고분자 수지층을 열경화하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 고분자 수지층을 열경화하는 단계는 100℃ 내지 300℃의 온도에서 진행할 수 있다. 이처럼 고분자 수지층에 패턴을 형성한 이후에 고분자 수지를 열경화시킴에 따라, 종래 고분자 수지를 먼저 열경화시키고, 레이저를 이용한 식각을 통해 패턴을 형성하는 방법에 비해, 보다 미세한 패턴을 구현해낼 수 있다.

한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 일 구현예에서 제조된 절연층 상에 패턴화된 금속 기판을 형성하는 단계를 포함하는 다층인쇄회로기판 제조방법이 제공될 수 있다.

본 발명자들은 상기 일 구현예에서 제조된 절연층이 일정한 패턴을 포함함에 따라, 상기 절연층 상에 금속 기판을 새로 적층하는 과정에서, 상기 패턴 내부가 금속으로 채워짐에 따라, 절연층을 기준으로 상부와 하부에 위치한 금속 기판이 서로 연결되어 다층인쇄회로기판을 제조할 수 있다는 것을 확인하고 발명을 완성하였다.

특히, 상기 일 구현예에서 제조된 절연층은 알카리 가용성 수지 및 열경화성 바인더의 열경화물을 포함한 고분자 수지층 및 상기 고분자 수지층 표면에 형성된 금속층을 포함할 수 있다. 상기 알카리 가용성 수지, 열경화성 바인더 및 금속층에 관한 내용은 상기 일 구현예에서 상술한 내용을 포함한다.

이처럼, 상기 절연층이 고분자 수지층뿐만 아니라 상기 고분자 수지층 표면에 형성된 금속층을 함께 포함함에 따라, 당업계에서 Semi Additive Process(SAP) 또는Modified Semi Additive Process(MSAP)라고 알려진 미세회로 패턴형성 공정에 적용이 용이할 수 있다.

구체적으로, 상기 MSAP 공정은 상기 절연층 상에 5 ㎛ 이하의 금속 박막이 형성된 상태에서 미세회로 패턴을 형성하는 경우를 의미하며, 상기 절연층에 포함된 금속층이 금속박막의 역할을 함에 따라, 별도로 금속 박막을 형성하기 위한 공정이 요구되지 않을 수 있다.

상기 절연층 상에 패턴화된 금속 기판을 형성하는 단계는, 상기 절연층 상에 패턴화된 감광성 수지층이 형성된 상태에서, 상기 절연층 표면을 도금하는 단계; 및 상기 감광성 수지층을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 절연층 상에 패턴화된 감광성 수지층이 형성된 상태에서, 상기 절연층 표면을 도금하는 단계는, 상기 절연층 상에 패턴화된 감광성 수지층을 형성하는 방법의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 상기 절연층 상에 감광성 수지층을 도포하고 노광 및 현상하는 방법을 사용할 수 있다. 상기 감광성 수지층의 노광 및 현상에 관한 내용은 상기 일 구현예에서 상술한 내용을 포함한다.

상기 절연층 표면을 도금하는 방법의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 전해도금법 또는 무전해도금법을 사용할 수 있다. 상기 전해도금법은 전기분해를 이용하여 음극 표면을 다른 금속으로 덮는 방법이며, 상기 무전해도금법은 환원작용을 이용하여 용액중의 금속을 재료 표면에 석출시키는 방법을 의미한다. 상기 금속의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 구리 금속을 사용할 수 있다.

한편, 상기 절연층 표면을 도금하는 단계는, 절연층의 도금성을 높이기 위해, 상기 절연층 내부면에 미세 금속 박막층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 절연층 내부면이란, 절연층이 내부 패턴에 의해 발생한 비아홀과 맞닿는 면을 의미하며, 상기 비아홀과 맞닿는 부분에는 금속층이 형성되어 있지 않기 때문에 이를 보충하기 위해 미세금속 박막층을 도입할 수 있다.

상기 미세 금속 박막층을 형성하는 방법의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 직접 금속화(Direct Metallization)법을 들 수 있으며, 상기 직접 금속화 방법은 비전도성 기판 표면에 금속을 도입하는 방법으로서, 그 예가 구체적으로 한정되는 것은 아니며, 기존에 인쇄회로기판 제조 기술 분야에 널리 알려진 직접 금속화법을 제한없이 사용할 수 있다.

한편, 상기 감광성 수지층을 제거하는 단계에서, 상기 감광성 수지층 제거 방법의 예를 들면, 포토레지스트 박리액을 처리하는 방법 등을 들 수 있다.

상기 감광성 수지층을 제거하는 단계 이후에, 상기 패턴화된 금속 기판으로 절연층을 블로킹한 상태에서 상기 절연층을 에칭하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이에 따라, 상기 절연층 표면에 형성된 금속층의 일부가 에칭될 수 있다. 상기 에칭 방법에 대한 내용은 상기 일 구현예에서 상술한 내용을 포함한다.

본 발명에 따르면, 비용과 생산성 면에서 효율성을 향상시키면서, 균일하고 미세한 패턴을 구현할 수 있으며, 우수한 기계적 물성을 확보할 수 있는 절연층 제조방법 및 상기 절연층 제조방법으로부터 얻어지는 절연층을 이용한 다층인쇄회로기판 제조방법이 제공될 수 있다.

도 1은 실시예의 절연층 제조공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 실시예의 다층인쇄회로기판 제조공정을 개략적으로 나타낸 것이다.

발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

<실시예: 절연층 및 다층인쇄회로기판의 제조>

(1) 절연층의 제조

12㎛ 두께의 전해동박층(일진소재 제조)(5) 표면에 아르곤과 산소의 혼합 가스를 증착 장비에 공급하면서 스퍼터링 기법을 사용하여 티타늄(Ti)금속을 30㎚두께로 증착시켜 티타늄 금속층(4)을 형성하였다. 상기 티타늄층(4) 상에 알카리 가용성 수지로 SHA-1216CA60(신아 T&G 제조) 30g, 열경화성 바인더로 YDCN-500-8P(국도화학 제조) 6g, 열경화 촉매로 2E4MZ(Shikoku Chem제조) 0.2g 및 실리카 SC2050-FNB(Admatechs사 제조) 25g를 혼합한 고분자 수지 조성물을 도포하고 건조시켜 15 ㎛두께의 고분자 수지층(1)을 형성한 다음, 동박적층판(3)상에 구리회선(2)이 형성된 회로기판상에 상기 고분자 수지층을 80℃에서 진공 라미네이션 하였다. (하기 도1의 <1>참조)

상기 전해동박층(5) 상에 15 ㎛ 두께의 감광성 드라이필름 레지스트 KL1015(코오롱인더스트리 제조)(6)를 110℃에서 라미네이트하고, 상기 감광성 드라이필름 레지스트(6) 상에 직경이 30㎛인 원형의 네가티브형 포토마스크를 접촉시키고, 자외선을 조사(25mJ/㎠의 광량)한 다음, 30℃ 1% 탄산나트륨 현상액을 통해 상기 드라이필름 레지스트(6)를 현상하여, 일정한 패턴을 형성하였다.(하기 도1의 <3>참조)

그리고, 구리 에칭액을 처리하여 상기 전해동박층(5)을 제거하였다. 이때, 상기 패턴화된 감광성 드라이필름 레지스트(6)가 상기 전해동박층(5)의 보호층으로 작용하여, 전해동박층(5)에 감광성 드라이필름 레지스트(6)와 동일한 패턴이 형성되었다. (하기 도1의 <4>참조)

이후, 50℃ 3% 수산화나트륨 드라이필름 레지스트 박리액을 통해 상기 드라이필름 레지스트(6)를 제거하였다. (하기 도1의 <5>참조)

그리고, 티타늄 에칭액을 처리하여 상기 티타늄층(4)을 제거하였다. 이때, 상기 패턴화된 전해동박층(5)이 상기 티타늄층(4)의 보호층으로 작용하여, 티타늄층(4)에 전해동박층(5)과 동일한 패턴이 형성되었다. (하기 도1의 <6>참조)

이후, 구리 에칭액을 사용하여 상기 전해동박층(5)을 제거하였다. (하기 도1의 <7>참조)

그리고, 30℃ 1% 탄산나트륨 현상액을 처리하여 상기 고분자 수지층(1)을 현상하였다. 이 때, 상기 패턴화된 티타늄층(4)이 상기 고분자 수지층(1)의 보호층으로 작용하여, 고분자 수지층(1)에 티타늄층(4)과 동일한 패턴이 형성되었다. 이후, 상기 패턴화된 고분자 수지층(1)을 200℃의 온도에서 1시간 동안 열경화시켜 절연층을 제조하였다. (하기 도1의 <8>참조)

(2) 다층인쇄회로기판의 제조

상기 절연층 내부의 비아홀(7) 내벽에 Black hole 약품(Macdermid사 제조)을 처리하여 직접 금속화(Direct Metalization)를 통해 시드층(seed layer)(8)을 형성하였다. (하기 도2의 <2>참조)

이후, 상기 티타늄층(4) 상에 감광성 수지층을 노광 및 현상하여 패턴화된 감광성 수지층(9)을 형성하였다. (하기 도2의 <3>참조)

그리고, 전해도금을 통해 상기 비아홀(7) 내부와 티타늄층(4) 상에 구리로 이루어진 금속기판(10)을 형성하였다. (하기 도2의 <4>참조)

다음으로, 감광성 수지 박리액을 사용하여 상기 패턴화된 감광성 수지층(9)을 제거하여 금속기판(10)에 패턴을 형성하고, (하기 도2의 <5>참조) 에칭액을 사용하여 상기 티타늄층(4)을 제거하여 다층인쇄회로기판을 제조하였다. 이 때, 상기 패턴화된 금속기판(10)이 상기 티타늄층(4)의 보호층으로 작용하여, 티타늄층(4)에 금속기판(10)과 동일한 패턴이 형성되었다. (하기 도2의 <6>참조)

<비교예: 절연층 및 다층인쇄회로기판의 제조>

(1) 절연층의 제조

티타늄 금속층(4)의 형성없이, 12㎛ 두께의 전해동박층(일진소재 제조) 표면에 알카리 가용성 수지로 SHA-1216CA60(신아 T&G 제조) 30g, 열경화성 바인더로 YDCN-500-8P(국도화학 제조) 6g, 열경화 촉매로 2E4MZ(Shikoku Chem제조) 0.2g및 실리카 SC2050-FNB(Admatechs사 제조) 25g를 혼합한 고분자 수지 조성물을 도포하고 건조시켜 15 ㎛두께의 고분자 수지층을 형성한 다음, 동박적층판상에 구리회선이 형성된 회로기판상에 상기 고분자 수지층을 80℃에서 진공 라미네이션 하고, 고분자 수지층을 200℃의 온도에서 1시간 동안 열경화시켰다.

상기 전해동박층상에 15 ㎛ 두께의 감광성 드라이필름 레지스트 KL1015(코오롱인더스트리 제조)를 110℃에서 라미네이트하고, 상기 감광성 드라이필름 레지스트 상에 직경이 30㎛인 원형의 네가티브형 포토마스크를 접촉시키고, 자외선을 조사(25mJ/㎠의 광량)한 다음, 30℃ 1% 탄산나트륨 현상액을 통해 상기 드라이필름 레지스트를 현상하여, 일정한 패턴을 형성하였다.

그리고, 구리 에칭액을 처리하여 상기 전해동박층을 제거하였다. 이때, 상기 패턴화된 감광성 드라이필름 레지스트가 상기 전해동박층의 보호층으로 작용하여, 전해동박층에 감광성 드라이필름 레지스트와 동일한 패턴이 형성되었다.

이후, 50℃ 3% 수산화나트륨 드라이필름 레지스트 박리액을 통해 상기 드라이필름 레지스트를 제거하였다.

그리고, 상기 패턴화된 전해동박층 패턴을 따라, CO2레이저 드릴로 고분자 수지층을 식각하여, 전해동박층과 동일한 패턴의 비아홀이 형성된 절연층을 제조하였다.

(2) 다층인쇄회로기판의 제조

상기 비교예에서 제조된 절연층을 이용한 점을 제외하고, 상기 실시예와 동일한 방법으로 다층인쇄회로기판을 제조하였다.

<실험예 : 실시예 및 비교예에서 얻어진 절연층의 물성 측정>

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 절연층의 물성을 하기 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 표1 에 나타내었다.

1. 비아홀 도금성

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 절연층에 대하여, 다음 기준 하에 절연층 내부 비아홀의 도금성을 확인하였다.

OK: 절연층으로부터 박리되지 않고, 도금된 금속의 들뜸현상이 없음.

NG: 절연층으로부터 박리되거나 도금된 금속의 들뜸현상이 발생.

2. 최소 패턴폭(㎛) 및 간격(㎛)

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 절연층에 대하여 광학현미경을 통해 상단 개구면(패턴)의 폭(Line) 및 패턴간의 간격(Space)을 측정하였다.

상기 실시예 및 비교예의 절연층에 대한 실험예 결과를 하기 표1에 기재하였다.

실시예 및 비교예의 절연층에 대한 실험예 결과

구분	비아홀 도금성	최소 패턴폭(㎛)	최소 패턴 간격(㎛)
실시예	OK	8	8
비교예	NG	15	15

상기 표1에 나타난 바와 같이, 열경화 수지층에 CO2레이저 드릴을 이용한 식각을 통해 비아홀을 형성한 비교예 절연층의 경우, 최소 패턴폭이 15㎛, 패턴간 최소 간격이 15㎛로 나타난 반면, 실시예에서 제조된 절연층의 경우, 최소 패턴폭이 8㎛, 패턴간 최소 간격이 8㎛로 감소하여, 상기 실시예의 절연층에서 보다 미세한 패턴의 구현이 가능함을 확인할 수 있었다.

또한, 비교예에서 제조한 절연층의 경우, 내부 비아홀에 대한 도금성이 불량하여, 절연층과 도전층간의 계면 탈착이 발생한 것을 확인할 수 있었다. 반면, 상기 실시예의 절연층의 경우에는, 절연층과 도전층간의 계면 접합이 유지되고 있으며, 도금된 금속 표면이 균일하게 형성되어, 우수한 도금성 및 구조적 안정성을 나타냄을 확인할 수 있었다.

1: 고분자 수지층
2: 구리회선
3: 동박적층판
4: 티타늄층
5: 전해동박층
6: 감광성 드라이필름 레지스트(DFR)
7: 비아홀
8: 시드층
9: 패턴화된 감광성 수지층
10: 금속기판
<1> 내지<8>: 공정의 진행 순서

Claims (20)

1. 알카리 가용성 수지 및 열경화성 바인더를 포함한 고분자 수지층 상에 형성된 적어도 2이상의 금속층을 포함한 다층 구조체 상에 패턴화된 보호층을 형성하는 단계;
   상기 패턴화된 보호층으로 금속층을 블로킹한 상태에서 에칭하여 패턴화된 금속층을 형성하는 단계;
   상기 패턴화된 금속층으로 고분자 수지층을 블로킹한 상태에서 알카리 현상하는 단계; 및
   상기 고분자 수지층을 열경화하는 단계;를 포함하는, 절연층 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 2 이상의 금속층은,
   두께가 1 ㎚ 내지 500 ㎚인 제1금속층; 및 상기 제1금속층 상에 형성된 두께가 0.1 ㎛ 내지 500 ㎛인 제2금속층;을 포함하는, 절연층 제조방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1금속층 두께에 대한 제2금속층 두께의 비율이 10 내지 10000인, 절연층 제조방법.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1금속층 두께에 대한 고분자 수지층 두께의 비율이 10 내지 10000인, 절연층 제조방법.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 제1금속층은 20℃에서 측정한 비저항이 1000 nΩ·m 이하인 금속을 포함하는, 절연층 제조방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 패턴화된 보호층으로 금속층을 블로킹한 상태에서 에칭하여 패턴화된 금속층을 형성하는 단계는,
   상기 패턴화된 보호층으로 금속층을 블로킹한 상태에서 상기 제2금속층을 에칭하여 패턴화된 제2금속층을 형성하는 단계; 및 상기 패턴화된 제2금속층으로 제1금속층을 블로킹한 상태에서 상기 제1금속층을 에칭하는 단계;를 포함하는, 절연층 제조방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 패턴화된 보호층으로 금속층을 블로킹한 상태에서 상기 제2금속층을 에칭하여 패턴화된 제2금속층을 형성하는 단계; 및 상기 패턴화된 제2금속층으로 제1금속층을 블로킹한 상태에서 상기 제1금속층을 에칭하는 단계;는 동시 또는 순차적으로 진행하는, 절연층 제조방법.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 보호층은 감광성 수지층 또는 제3금속층을 포함하는, 절연층 제조방법.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 다층 구조체 상에 패턴화된 보호층을 형성하는 단계는,
   상기 다층 구조체 상에 형성된 감광성 수지층을 노광 및 현상하는 단계를 포함하는, 절연층 제조방법.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 다층 구조체 상에 패턴화된 보호층을 형성하는 단계는,
    상기 다층 구조체 상에 제 3금속층을 형성하는 단계; 상기 제 3금속층 상에 패턴화된 감광성 수지층을 형성하는 단계; 상기 패턴화된 감광성 수지층으로 제 3 금속층을 블로킹한 상태에서 상기 제3금속층을 에칭하는 단계;를 포함하는, 절연층 제조방법.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 패턴화된 보호층으로 금속층을 블로킹한 상태에서 에칭하여 패턴화된 금속층을 형성하는 단계 이후,
    상기 패턴화된 보호층을 제거하는 단계를 더 포함하는, 절연층 제조 방법.
    
12. 제6항에 있어서,
    상기 패턴화된 제2금속층으로 제1금속층을 블로킹한 상태에서 상기 제1금속층을 에칭하는 단계 이후,
    상기 패턴화된 제2금속층을 제거하는 단계를 더 포함하는, 절연층 제조 방법.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지층을 열경화하는 단계는 100℃ 내지 300℃의 온도에서 진행하는, 절연층 제조방법.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지층은 알카리 가용성 수지 100 중량부에 대해 열경화성 바인더 1 중량부 내지 50 중량부를 포함하는, 절연층 제조방법.
    
15. 제1항에 있어서,
    상기 열경화성 바인더는 에폭시기, 옥세타닐기, 환상 에테르기, 환상 티오 에테르기, 시아나이드기, 말레이미드기 및 벤족사진기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 작용기를 포함하는, 절연층 제조방법.
    
16. 제1항에 있어서,
    상기 알카리 가용성 수지는 카르복시기 또는 페놀기 함유 수지를 포함하는, 절연층 제조방법.
    
17. 제1항에 의해 제조된 절연층 상에 패턴화된 금속 기판을 형성하는 단계를 포함하는, 다층인쇄회로기판 제조방법.
    
18. 제17항에 있어서,
    상기 절연층은 알카리 가용성 수지 및 열경화성 바인더의 열경화물을 포함한 고분자 수지층 및 상기 고분자 수지층 표면에 형성된 금속층을 포함하는, 다층인쇄회로기판 제조방법.
    
19. 제17항에 있어서,
    상기 절연층 상에 패턴화된 금속 기판을 형성하는 단계는,
    상기 절연층 상에 패턴화된 감광성 수지층이 형성된 상태에서, 상기 절연층 표면을 도금하는 단계; 및
    상기 감광성 수지층을 제거하는 단계;를 포함하는, 다층인쇄회로기판 제조방법.
    
20. 제19항에 있어서,
    상기 감광성 수지층을 제거하는 단계 이후에,
    상기 패턴화된 금속 기판으로 절연층을 블로킹한 상태에서 상기 절연층을 에칭하는 단계를 더 포함하는, 다층인쇄회로기판 제조방법.

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