KR20230169170A - 회로 기판용 부직포, 이것을 이용한 회로 기판용 프리프레그, 및 이것을 이용한 회로 기판 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 이상인 복수의 태섬유, 및 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 미만인 복수의 세섬유를 포함한 초지 구조체로 이루어지는 회로 기판용 부직포로, 상기 태섬유의 평균 섬유길이는 세섬유의 평균 섬유길이보다 길고, 상기 세섬유의 개수는 상기 태섬유의 개수보다 많고, 또한, 상기 태섬유는 장축 및 단축을 갖는 편평한 형태를 가지고, 초지 구조체의 두께 방향으로 단축이 배향된 것을 특징으로 하는 회로 기판용 부직포를 제공한다.
Description
본 발명은 회로 기판용 부직포, 이것을 이용한 회로 기판용 프리프레그, 및 이것을 이용한 회로 기판에 관한 것이다.
회로 기판의 고밀도 실장화에 따라서, 회로 기판에 이용하는 회로 기판용 프리프레그에는 표면의 평활성을 높일 것이 요구되고 있다. 즉, 회로 기판용 프리프레그의 표면에는 동박 등의 회로 패턴이 배치되는데, 상기 회로 기판용 프리프레그의 표면 평활성이 낮으면, 회로 패턴의 단선이 발생하거나, 스루홀의 편차가 커지기 때문이다. 이에 따라, 종래에는 회로 기판용 프리프레그를 제작하기 위한 회로 기판용 부직포 자체의 평활성을 높이고자 하였다.
구체적으로는, 섬유직경이 10 μm 이하, 바람직하게는 8 μm 이하인 세 데니어 아라미드 섬유로 회로 기판용 부직포를 제작함으로써, 그러한 평활성을 높이고자 하였다(이것을 제1 종래예라고 표현하고, 이것과 유사한 구성으로는, 예를 들면, 하기 특허문헌 1이 존재함).
또한, 편평화된 짧은 아라미드 섬유만을 이용하여 회로 기판용 부직포를 제작함으로써, 회로 기판용 부직포의 박형화를 도모하고자 하는 것도 알려져 있다(이것을 제2 종래예라고 표현하고, 이것과 유사한 구성으로는, 예를 들면, 하기 특허문헌 2이 존재함).
또한, 편평화된 단섬유를 이용함으로써, 낮은 평량에서도 높은 부피 밀도의 회로 기판용 부직포를 얻는 것도 알려져 있다(이것을 제3 종래예라고 표현하고, 이것과 유사한 구성으로는, 예를 들면, 하기 특허문헌 3이 존재함).
상기 제1 종래예에서는, 굵은 섬유는 이용하지 않고, 섬유직경이 10 μm 이하, 바람직하게는 8 μm 이하인 세 데니어 아라미드 섬유로 회로 기판용 부직포를 제작하므로, 평활성을 높일 수는 있다. 그러나, 섬유직경이 10 μm 이하, 바람직하게는 8 μm 이하인 세섬유만으로 회로 기판용 부직포를 제작한 경우, 세섬유는 생산성이 좋지 않고 고가이기 때문에, 결론적으로 이 회로 기판용 부직포의 가격이 높아지게 된다. 당연하게도, 이러한 회로 기판용 부직포를 이용한 회로 기판용 프리프레그나, 이것을 이용한 회로 기판의 가격도 높아지게 된다. 또한, 세섬유만으로 이루어지는 부직포는 강도가 저하되기 때문에, 회로 기판용 프리프레그의 강도를 높이기 위해, 회로 기판용 부직포에 포함시키거나, 또한 표리면을 덮는 수지량을 많게 할 필요가 있고, 그 결과, 회로 기판용 프리프레그, 회로 기판의 후막화를 야기한다.
또한, 제2 종래예에서는, 편평화된 짧은 아라미드 섬유만을 이용하므로, 회로 기판용 부직포로서의 박형화를 도모하는 것이 가능해질 수 있다. 그러나, 편평화된 짧은 아라미드 섬유만으로 습식 초지하면, 이 습식 초지를 행할 때에, 와이어에서 빠져나오는 편평화된 짧은 아라미드 섬유량이 증가하고, 수율 악화에 따른 비용 증가로 이어진다.
또한, 제3 종래예에서는, 편평화된 단섬유를 이용함으로써, 낮은 평량에서도 높은 부피 밀도의 회로 기판용 부직포를 얻는 것은 가능해질 수 있지만, 이것도 제2 종래예와 마찬가지로, 습식 초지를 행할 때에, 와이어에서 빠져나오는 편평화된 짧은 아라미드 섬유량이 증가하고, 수율 악화에 따른 비용 증가로 이어진다.
따라서, 본 발명은 회로 기판용 부직포, 이것을 이용한 회로 기판용 프리프레그, 및 이것을 이용한 회로 기판의 고가격화를 억제함과 아울러, 회로 기판용 부직포, 이것을 이용한 회로 기판용 프리프레그, 및 이것을 이용한 회로 기판의 박형화를 도모하는 것을 목적으로 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 발명에 따른 회로 기판용 부직포는 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 이상인 복수의 태섬유, 및 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 미만인 복수의 세섬유를 포함한 초지 구조체로 이루어지는 회로 기판용 부직포이며, 상기 태섬유의 평균 섬유길이는 세섬유의 평균 섬유길이보다 길고, 상기 세섬유의 개수는 상기 태섬유의 개수보다 많게 하고, 또한, 상기 태섬유는 장축 및 단축을 갖는 편평한 형태를 가지고, 초지 구조체의 두께 방향으로 단축을 배향시킨 것이다.
또한, 본 발명의 제2 발명에 따른 회로 기판용 부직포는 상기 태섬유의 단축의 섬유직경이 10 μm 이하이다.
또한, 본 발명의 제3 발명에 따른 회로 기판용 부직포는 상기 태섬유의 장축의 섬유직경이 5 μm 이상, 20 μm 이하이다.
또한, 본 발명의 제4 발명에 따른 회로 기판용 부직포는 상기 태섬유 및 세섬유가 아라미드 섬유이다.
또한, 본 발명의 제5 발명에 따른 회로 기판용 부직포는 부직포 CD 단면에서 태섬유가 차지하는 총 면적의 비율이 10% 이하이다.
또한, 본 발명의 제6 발명에 따른 회로 기판용 프리프레그는 상기 회로 기판용 부직포에 수지를 함침시킨 것이다.
또한, 본 발명의 제7 발명에 따른 회로 기판용 프리프레그는 프리프레그 두께가 회로 기판용 부직포 두께의 120% 이상, 300% 이하이다.
또한, 본 발명의 제8 발명에 따른 회로 기판은 상기 회로 기판용 프리프레그의 표면에 회로 패턴을 형성한 것이다.
본 발명은 소정의 특징을 갖는 회로 기판용 부직포를 제작함으로써, 평활성을 높이고, 고가격화를 억제하고, 또한 박형화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 회로 기판의 단면을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 부직포에 수지를 함침시켜서 평판 형태로 만든 프리프레그를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 부직포의 주사전자현미경 사진을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 부직포에서의, 장축 및 단축을 갖는 편평한 형태의 태섬유(평면 방향의 길이 A, 두께 방향의 길이 B)를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 부직포에 수지를 함침시켜서 평판 형태로 만든 프리프레그를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 부직포의 주사전자현미경 사진을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 부직포에서의, 장축 및 단축을 갖는 편평한 형태의 태섬유(평면 방향의 길이 A, 두께 방향의 길이 B)를 나타낸다.
이하에서는 본 발명에 따른 일 실시형태의 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 회로 기판(10)의 단면을 나타내고, 코어재(50)에 복수층의 프리프레그(20)를 두께 방향으로 포개고, 압축하여 일체화한 판 형태로 구성되어 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 각 프리프레그(20)의 표리면에는 회로 패턴(30)이 형성되고, 표면에서 이면 측을 향하여 형성된 스루 홀(40)에 의해, 각 층의 프리프레그(20)에서는 표리면의 회로 패턴(30)이 적절히 전기적으로 접속된 상태를 이루고 있다. 또한, 상하의 프리프레그(20) 사이에서는 각각에 형성된 회로 패턴(30)이, 스루 홀(40)을 통해 적절히 전기적으로 접속된다.
상기 각 프리프레그(20)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 태섬유(21) 및 세섬유(23)를 포함한 부직포에 수지(25)를 함침시키고, 평판 형태로 형성한 것으로서, 프리프레그의 표리면에는 상술한 바와 같이 회로 패턴이 형성되고, 회로 패턴의 적절한 부위에 형성된 랜드부에는 표리면 측으로 관통한 스루 홀이 형성되어 있다. 또한, 도 3의 주사전자현미경 사진에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 부직포는 태섬유와 세섬유를 서로 엮어 제작한 것이고, 태섬유는 세섬유보다 길이가 긴 것을 특징으로 한다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 태섬유(21)는 장축 및 단축을 갖는 편평한 형태를 가지고, 초지 구조체의 두께 방향으로 단축이 배향된 형태로 되어 있다. 이와 비교하여, 세섬유는 태섬유보다 그 개수가 훨씬 많고，태섬유와 세섬유를 서로 엮어, 부직포(27)를 구성하고 있다.
본 발명의 회로 기판용 부직포는 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 이상인 복수의 태섬유, 및 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 미만인 복수의 세섬유를 포함한 초지 구조체로 이루어지고, 상기 태섬유의 평균 섬유길이는 세섬유의 평균 섬유길이보다 길고, 또한 상기 세섬유의 개수는 상기 태섬유의 개수보다 많고, 또한, 상기 태섬유는 장축 및 단축을 갖는 편평한 형태를 가지고, 초지 구조체의 두께 방향으로 단축이 배향되어 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 미만인 복수의 세섬유뿐만 아니라, 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 이상인 복수의 태섬유도 이용하므로, 고가의 세섬유만을 사용하는 경우에 비해, 회로 기판용 부직포의 고가격화를 억제할 수 있고, 또한 회로 기판용 부직포의 강도를 높일 수 있다.
또한, 세섬유, 및 세섬유의 섬유길이보다 긴 태섬유를 습식 초지에 이용함으로써, 비용 증가를 피할 수 있다. 즉, 짧은 세섬유만으로 습식 초지하면, 이 습식 초지를 행할 때에 와이어에서 세섬유가 빠져나오는 양이 증가하고, 수율이 악화되지만, 세섬유, 및 세섬유의 섬유길이보다 긴 태섬유를 이용함으로써, 세섬유가 태섬유에 엮이고, 태섬유가 상기 와이어에 머물게 됨에 따라, 와이어로부터 빠져나오는 양이 감소하여, 수율을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 세섬유보다 태섬유의 개수를 적게 하고, 게다가 태섬유는 장축 및 단축을 갖는 편평한 형태를 가지고, 초지 구조체의 두께 방향으로 단축을 배향시킨 것이므로, 회로 기판용 부직포의 두께를 얇게 함과 아울러, 회로 기판용 부직포의 평활성을 높일 수 있다. 또한, 이에 따라, 회로 기판용 부직포, 이것을 이용한 회로 기판용 프리프레그, 및 이것을 이용한 회로 기판의 평활성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에서는 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 미만인 복수의 세섬유뿐만 아니라, 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 이상인 복수의 태섬유도 이용한 초지 구조체로 이루어지므로, 회로 기판용 부직포의 인장 강도도 강해지고, 그 결과, 회로 기판용 프리프레그 제조 시의 수지량을 감소시키고, 박형화를 도모할 수 있다.
본 발명에서, 태섬유의 섬유직경의 가장 굵은 부분(장축)은 5 μm 이상이고, 바람직하게는 7 μm 이상, 더 바람직하게는 9 μm 이상, 가장 바람직하게는 11 μm 이상이다. 또한, 상기 태섬유의 장축의 섬유직경의 상한은 당업자가 적절히 설정할 수 있지만, 바람직하게는 25 μm 이하, 더 바람직하게는 20 μm 이하, 가장 바람직하게는 15 μm 이하이다. 태섬유의 장축의 섬유직경은 바람직하게는 5 μm 이상, 및 20 μm 이하이고, 더 바람직하게는 9 μm 이상, 및 15 μm 이하이다. 특히, 상기 태섬유의 장축의 섬유직경을 5 μm 이상, 20 μm 이하로 설정함으로써, 회로 기판의 평활성을 높일 수 있다. 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 이상인 태섬유를 포함하지 않을 경우, 부직포의 인장 강도가 부족하고, 초지를 행할 때나 프리프레그를 제조할 때에 종잇조각이 생겨서, 안정되게 제조할 수 없다. 또한, 섬유직경이 크면, 기재 표면이 섬유로 막혀서, 수지가 기재 내부에 함침되기 어려워지고, 보이드가 생기거나 생산성이 악화될 수 있다. 또한, 상대적으로 부직포의 두께 방향 치수도 커지기 때문에, 회로 기판용 부직포가 두꺼워진다.
또한, 상기 태섬유의 가장 가는 부분(단축)의 섬유직경은 상술한 장축의 섬유직경 미만의 범위에서 당업자가 적절히 설정할 수 있지만, 장축의 섬유직경 미만인 것을 조건으로, 바람직하게는 12 μm 이하이고, 더 바람직하게는 10 μm 이하이고, 가장 바람직하게는 8 μm 이하이다. 상기 태섬유의 단축의 섬유직경을 상술한 값으로 설정함으로써, 회로 기판의 박형화를 도모할 수 있다. 단축의 섬유직경이 굵어지면, 이것을 포함한 회로 기판용 부직포가 후막화되어, 최근에 요구되는 박형화에 대응할 수 없다.
또한, 본 발명의 세섬유의 섬유직경의 가장 굵은 부분은 5 μm 미만이고, 더 바람직하게는 3 μm 미만이고, 가장 바람직하게는 1 μm 미만이다. 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 미만인 세섬유를 포함하지 않을 경우, 단위중량 당의 섬유수가 적어짐에 따라 섬유 간의 교락점이 적어지고, 시트 강도가 부족하고, 초지를 행할 때나 프리프레그를 제조할 때에 종잇조각이 생기는 등, 기판용 부직포의 평활성이 저하된다.
본 발명의 태섬유 및 세섬유의 평균 섬유길이는 당업자의 기술 상식에 의거하여, 특정 개수의 섬유의 섬유길이를 실제로 측정하여 구하는 것이 가능하고, 예를 들면, 부직포를 물에 풀고, 프레파라트 상에서 섬유를 건조시켜서 촬영한 이미지에 포함되는 섬유 중에서 임의의 50개의 섬유길이를 측정하고, 계수한 평균값을 이용할 수 있다. 태섬유의 평균 섬유길이가 세섬유의 평균 섬유길이보다 짧은 경우, 초지를 행할 때에, 와이어에서 빠져나오는 섬유량이 증가하고, 수율 악화에 따른 비용 증가로 이어진다.
또한, 태섬유 및 세섬유의 개수에 대해서도, 예를 들면 실제 촬영 이미지의 일정 범위에서 확인되는 섬유의 개수를 실제로 계수함으로써, 태섬유 및 세섬유의 개수를 비교할 수 있다. 세섬유의 개수는 태섬유의 개수의 2배 이상인 것이 바람직하고, 2.5배 이상인 것이 보다 바람직하고, 3배 이상인 것이 가장 바람직하다. 세섬유의 개수가 태섬유의 개수보다 적으면, 단위 중량 당 섬유수가 적어짐에 따라 섬유 간의 교락점이 적어지고, 시트 강도가 부족하고, 초지를 행할 때나 프리프레그를 제조할 때에 종잇조각이 생긴다.
본 발명의 부직포의 초지 구조체에서, 편평한 형태(장축과 단축을 가짐)의 태섬유는 초지 구조체(부직포)의 두께 방향으로 단축이 배향된 것을 특징으로 한다. 실제로 제작된 부직포에서 초지 구조체(부직포)의 두께 방향으로 단축을 배향할 수 있는 한, 섬유의 배향을 제어하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 부직포의 다양한 제조 방법에 대응하여 당업자가 기술 상식에 의거하여 적절한 수법을 채용할 수 있다. 예를 들면, 초지법에서는 섬유를 수중에 분산시키고, 아래 방향으로부터 망을 통해 탈수하면, 망 위에 섬유가 퇴적된다. 이 때, 섬유 단면은 기본적으로는 여과 저항이 큰 쪽을 향하기 때문에, 태섬유로서 편평형 섬유를 사용하면, 그 섬유 단면은 장변이 자연히 가로 방향이 되고, 초지 구조체의 두께 방향으로 단축이 배향된 부직포를 얻을 수 있다.
두께 방향으로 단축이 배향되어 있는 것은 예를 들면, 부직포를 가로 방향(CD 방향)으로 절단한 단면에서, 적어도 10개의 태섬유의 단면의 부직포 평면 방향의 길이 A, 부직포 두께 방향의 길이 B를 계측하여 구한 평균값에 의거하여 A > B인 것에 의해 확인할 수 있다. A 및 B의 평균값을 구하기 위해 계측하는 태섬유의 개수는 더욱 많을 수 있고, 예를 들면, 부직포의 단면의 주사 현미경 사진의 1 시야 당 존재하는 모든 태섬유의 A 치수, B 치수를 측정할 수도 있고, 또한, 동일한 작업을 복수의 시야에서 수행한 다음, 측정한 모든 태섬유의 A 치수, B 치수의 평균값을 산출할 수 있다.
또한, 부직포 CD 단면에서 태섬유가 차지하는 총 면적의 비율(이하, 태섬유 비율이라고도 함)은 예를 들면 15% 이하로 설정할 수 있지만, 10% 이하인 것이 보다 바람직하다. 여기에서, 부직포 CD 단면이란, 부직포 제조 방향의 횡단면을 나타낸다. 또한, CD 단면의 단면적이란 태섬유와 세섬유의 단면적뿐만 아니라 섬유 간의 공극도 포함하고, 즉, "태섬유, 세섬유를 포함한 모든 섬유의 단면 면적" + "공극(단면 중 섬유가 존재하지 않는 부분)의 면적"을 나타낸다. 부직포 CD 단면에서 태섬유가 차지하는 총 면적의 비율이 10% 이하이면, 회로 기판의 평활성을 높일 수 있다. 태섬유의 비율이 10%보다 커지면, 이것을 포함한 회로 기판용 부직포가 후막화되기 때문에, 최근 요구되는 박형화에 대응할 수 없다. 또한, 상대적으로 세섬유의 비율이 감소함으로써, 표면 거칠기가 악화되거나, 단위 중량 당 섬유 개수가 감소하여 섬유끼리의 교락점이 감소함으로써, 강도가 부족하고, 초지를 행할 때나 프리프레그를 제조할 때에 종잇조각이 생길 수 있다. 상기의 비율은 예를 들면, 부직포를 가로 방향(CD 방향)으로 절단한 단면에서, 태섬유의 단면적의 총 수를 계측하고, 회로 기판용 부직포의 단면적으로 나누어 구할 수 있다.
본 발명의 태섬유 및 세섬유는 바람직하게는 아라미드 섬유이다. 상기 태섬유 및 세섬유가 아라미드 섬유이면, 세섬유 및 태섬유를 쉽게 만들 수 있다. 본 발명의 회로 기판용 부직포에 적합한 아라미드 섬유는 폴리파라페닐렌테레프탈아미드, 폴리(파라페닐렌-4,4'-비페닐렌-디카르본산 아미드), 폴리(파라페닐렌-2,6-나프탈렌디카르본산 아미드) 등의 파라아라미드 또는 이것에 일정량(예를 들면, 10중량% 미만)의 디아민 또는 2산 클로라이드를 공중합시킨 것 등을 사용할 수 있지만, 예를 들면, 폴리파라페닐렌테레프탈아미드를 주성분으로 하고, 폴리비닐피롤리돈을 부가하여 방사한 파라아라미드 섬유가 바람직하다. 폴리비닐피롤리돈을 부가함으로써, 섬유의 가소성이 높아지고, 압력 등에 의해 섬유가 변형되기 쉬워져서 편평형 섬유를 얻기 쉬워진다. 상기 파라아라미드 섬유를 고해함으로써, 본 발명에 적합한 회로 기판용 부직포를 얻을 수 있다. 섬유를 펄프로 만드는 것을 고해(Refining)라고 하고, 고해기를 리파이너(Refiner)라고 한다. 일반적으로, 고해의 목적은 섬유의 팽윤, 섬유의 절단, 섬유의 피브릴화 세 가지이다. 섬유의 절단을 주로 하는 고해를 유리 고해, 섬유의 피브릴화를 주로 하는 고해를 점상 고해라고 한다. 어느 고해법을 채용하는지에 따라서, 선택하는 리파이너의 형식, 블레이드의 형태, 운전 조건 등이 다르다. 예를 들면, 고해에는 싱글 디스크 리파이너 또는 더블 디스크 리파이너, PFI 밀 등의 종래에 이용된 설비를 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있다. 예를 들면, PFI 밀을 이용할 경우, 순수를 부가하여 시료 농도 5%로 만든 상기 파라아라미드 섬유를 JISP8221-2 "펄프 - 고해 방법 - 제2부: PFI 밀법"(ISO5264-2)에 준거한 고해기인 표준형 PFI 밀(쿠마가이 리키 고교 가부시키가이샤)을 이용하여, 롤과 하우징의 간극 0.1 mm로 고해하고 습식 초지함으로써, 본 발명에 적합한 회로 기판용 부직포를 얻을 수 있다. 본 발명에서, 고해 설비 및 고해 조건은 당업자가 적절히 선택하는 것이 가능하고, 특별히 한정되지 않는다.
본 발명의 회로 기판용 부직포는 스펀레이스 제법, 에어 스루 제법, 초지법 등의 임의의 방법에 의해 습식 부직포로서 제작할 수 있는데, 예를 들면, 초지법에 의해 시트 형성한 습식 부직포로 제작하는 것이 바람직하다. 초지법에서는 섬유를 수중에 분산시키고, 아래 방향으로부터 망을 통해 탈수하고, 망 위에 섬유가 퇴적되면, 망 위에 섬유가 퇴적된다. 이 때, 섬유 단면은 기본적으로는 여과 저항이 큰 쪽을 향하기 때문에, 태섬유로서 편평형 섬유를 사용하면, 그 섬유 단면은 장변이 자연히 가로 방향이 되고, 초지 구조체의 두께 방향으로 단축이 배향된 부직포를 얻을 수 있다. 초지법에 의해 시트 형성하는 경우, 장망 초지, 단망 초지, 원형 망 초지, 및 이들의 조합 등을 특별히 한정하지 않고 채용할 수 있다. 장망 초지, 또는 단망 초지된 층은 매우 가는 짧은 섬유를 포착하기 쉽기 때문에, 바람직하다. 또한, 시트 형성 후에, 캘린더 처리에 의해 두께, 공극률을 조정할 수도 있다.
또한, 본 발명의 회로 기판용 부직포에 수지를 함침시킴으로써 회로 기판용 프리프레그가 제작된다. 회로 기판용 부직포에 수지를 함침시킴으로써 회로 기판용 프리프레그를 용이하게 제작할 수 있고, 기판의 강도를 높일 수 있다. 본 실시형태의 회로 기판용 부직포에 수지를 함침시킨 회로 기판용 프리프레그는 일반적으로 에폭시 수지나 페놀 수지를 함침시키고, 열을 가하여 경화시킴으로써 구성할 수 있다. 예를 들면, 열경화성 수지, 예를 들면, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리우레탄 수지, 멜라민 수지 등을 첨가하면, 동박과의 접착성이 향상되기 때문에, 열경화성 수지로 이루어지는 수분산형 결합제를 첨가할 수도 있다. 그러나, 함침하는 수지는 이상의 예에 한정되지 않고, 통상적으로 사용되는 것이라면, 어느 것이라도 사용할 수 있다.
상기 회로 기판용 프리프레그는, 프리프레그 두께를 회로 기판용 부직포 두께의 120% 이상, 및 300% 이하로 설정하는 것이 가능하고, 더 바람직하게는 130% 이상, 200% 이하, 가장 바람직하게는 140% 이상, 180% 이하로 설정한 것이다. 프리프레그 두께를 상술한 바와 같이 설정함으로써, 회로 기판의 박형화를 도모할 수 있다. 120%보다 얇아지면, 회로 기판용 부직포 표면의 섬유가 프리프레그 표면에 노출되고, 평활성이 악화됨에 따라, 회로 패턴의 단선이 발생하거나, 스루 홀의 편차가 커질 수 있다. 300%보다 두꺼워지면, 최근 요구되는 박형화에 대응할 수 없다.
상술한 프리프레그는 회로 기판용 기재 및 적층판으로서 바람직하게 사용할 수 있다. 이러한 회로 기판용 기재 및 적층판은 일반적으로 수행되는 방법에 의해 제작할 수 있다. 즉 코어재에 대하여 본 발명의 프리프레그를 절연층으로서 적층하고, 또한 회로 패턴으로서, 금속박으로 이루어지는 도선층을 적층하여 회로용 적층판을 제작할 수 있다. 코어재로는, 수지판 양면에 금속박을 붙인 것 또는 금속판 등을 사용할 수 있다. 수지판에 붙이는 금속박, 금속판, 및 도선층의 금속박으로는 예를 들면 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄 등을 이용할 수 있지만, 이러한 예에 한정되지 않고, 통상적으로 사용되는 것이라면, 어느 것이라도 사용할 수 있다. 본 발명의 회로 기판용 프리프레그의 표면에, 통상적인 방법에 의해 회로 패턴을 형성함으로써, 얇고, 평활성이 높고, 강도가 강한 회로 기판을 제작할 수 있다.
이하에서는, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본원 발명은 이러한 양태에 한정되지 않는다.
실시예
본 실시형태의 회로 기판용 부직포(이하, 간단히 "부직포"라고도 함)의 특성의 구체적인 측정은 이하의 조건 및 방법으로 수행하였다.
[단면 구조]
예리한 절단 공구를 이용하여, 부직포를 가로 방향(CD 방향)으로 절단하고, 주사전자현미경(모델 번호 JCM-IT200(니혼 덴시사))을 이용하여 단면을 촬영하였다.
촬영한 부직포에 포함되는 섬유 단면의 부직포 평면 방향의 길이를 A, 부직포 두께 방향의 길이를 B로 나타내었다. 또한, 촬영한 부직포에 포함되는 섬유 단면의 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 이상인 섬유를 태섬유, 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 미만인 섬유를 세섬유로 정하고, 각각의 개수를 계수하였다. 그리고, 태섬유의 단면적의 총 수를 계측하고, 회로 기판용 부직포의 단면적으로 나누어, 태섬유가 차지하는 총 면적의 비율(이하, 태섬유 비율이라고도 함)을 구하였다.
한편, 촬영 및 계수는 각 예에 대하여 임의로 10개의 부위에서 수행하고, 계수한 평균값을 이용하여 각 수치를 계산하였다. 상기의 A 및 B의 치수에 대해서는 각 부위에서 1 시야(확대 배율 2000배(촬영 면적 64 μm × 48 μm)) 당 존재하는 모든 태섬유의 치수를 측정하고, 측정한 모든 태섬유의 A 치수, B 치수의 평균값을 산출하였다.
[평균 섬유길이]
부직포를 물에 풀고, 프레파라트 상에서 섬유를 건조시키고, 마이크로스코프(모델 번호 VHX-6000(키엔스사))를 이용하여, 섬유를 촬영하였다. 촬영한 이미지에 포함되는 섬유를, 각 예에 대하여 태섬유, 세섬유 각각 임의의 50개의 섬유길이를 측정하고, 계수한 평균값을 이용하여 평균 섬유길이를 계산하였다.
[표면 거칠기]
부직포, 및 프리프레그 표면을, 표면시험기(모델 번호 KES-FB4(카토 테크사))를 이용하여, 표면 거칠기의 평균 편차를 측정하고, 평활성의 지표로 삼았다. 한편, 측정은 각 예에 대하여 3회 측정하고, 계수한 평균값을 이용하여 표면 거칠기를 구하였다.
[평량]
"JIS C 2300-2 “전기용 셀룰로오스지 - 제2부: 시험 방법” 6 평량"에 규정된 방법으로, 절대 건조 상태의 회로 기판용 부직포의 평량을 측정하였다.
[두께]
측정면의 직경이 6.35 mm, 압력이 155 kPa ± 15 kPa인 마이크로미터를 이용하여, 1장의 회로 기판용 부직포, 및 프리프레그의 임의의 5곳의 두께를 측정하고, 계수한 평균값을 이용하여 두께를 계산하였다.
[실시예 1]
파라아라미드 섬유(폴리파라페닐렌테레프탈아미드; 1.7 dtex)를 고해한 후, 장망 초지하고, 부직포를 제작하였다. 부직포의 횡단면을 현미경 관찰한 결과, 태섬유는 모두 편평한 형태의 장축이 부직포 평면 방향으로 배향되어 있었다. A가 12.1 μm, B가 6.2 μm 이고, 태섬유의 평균 섬유길이가 0.9 mm, 세섬유의 평균 섬유길이가 0.4 mm, 촬영 1 시야 당 태섬유의 개수가 3.0개, 세섬유(현미경 관찰에서 모두 섬유직경이 확실히 5 μm 미만, 이후의 예에 대해서도 동일)의 개수가 10개 이상인 회로 기판용 부직포를 얻었다. 이 회로 기판용 부직포는 두께 25 μm, 평량 10.5 g/m2, 태섬유 비율이 4.2%, 표면 거칠기가 0.71 μm이었다.
[실시예 2]
실시예 1로부터 파라아라미드 섬유의 고해 조건과 프레스 조건을 변경하여 장망 초지한 후, 캘린더 가공함으로써, 태섬유가 모두 편평한 형태의 장축이 부직포 평면 방향으로 배향되고, A가 13.2 μm, B가 5.7 μm, 태섬유의 평균 섬유길이가 0.9 mm, 세섬유의 평균 섬유길이가 0.4 mm, 촬영 1 시야 당 태섬유의 개수가 2.6개, 세섬유의 개수가 10개 이상인 회로 기판용 부직포를 얻었다. 이 회로 기판용 부직포는 두께 10 μm, 평량 6.8 g/m2, 태섬유 비율이 9.7%, 표면 거칠기가 0.63 μm이었다.
[실시예 3]
실시예 1로부터 파라아라미드 섬유의 고해 조건과 프레스 조건을 변경하여 장망 초지하고, 태섬유가 모두 편평한 형태의 장축이 부직포 평면 방향으로 배향되고, A가 10.9 μm, B가 9.3 μm, 태섬유의 평균 섬유길이가 1.0 mm, 세섬유의 평균 섬유길이가 0.4 mm, 촬영 1 시야 당 태섬유의 개수가 3.4개, 세섬유의 개수가 10개 이상인 회로 기판용 부직포를 얻었다. 이 회로 기판용 부직포는 두께 28 μm, 평량 11.1 g/m2, 태섬유 비율이 9.1%, 표면 거칠기가 0.77 μm이었다.
[실시예 4]
실시예 1로부터 파라아라미드 섬유의 고해 조건과 프레스 조건을 변경하여 장망 초지한 후, 캘린더 가공함으로써, 태섬유가 모두 편평한 형태의 장축이 부직포평면 방향으로 배향되고, A가 20.9 μm, B가 7.1 μm, 태섬유의 평균 섬유길이가 1.1 mm, 세섬유의 평균 섬유길이가 0.5 mm, 촬영 1 시야 당 태섬유의 개수가 3.1개, 세섬유의 개수가 10개 이상인 회로 기판용 부직포를 얻었다. 이 회로 기판용 부직포는 두께 22 μm, 평량 16.0 g/m2, 태섬유 비율이 14.1%, 표면 거칠기가 0.69 μm이었다.
[비교예 1]
실시예 1로부터 파라아라미드 섬유의 고해 조건과 프레스 조건을 변경하여 장망 초지하고, 태섬유가 모두 편평한 형태의 장축이 부직포 평면 방향으로 배향되고, A가 8.9 μm, B가 9.6 μm, 태섬유의 평균 섬유길이가 1.0 mm, 세섬유의 평균 섬유길이가 0.4 mm, 촬영 1 시야 당 태섬유의 개수가 2.4개, 세섬유의 개수가 10개 이상인 회로 기판용 부직포를 얻었다. 이 회로 기판용 부직포는 두께 30 μm, 평량 10.5 g/m2, 태섬유 비율이 3.2%, 표면 거칠기가 0.95 μm이었다.
[비교예 2]
파라아라미드 섬유 70 질량% 및 아라미드 피브리드 30 질량%를 혼합한 원료를 장망 초지한 후, 캘린더 가공함으로써, 태섬유가 모두 편평한 형태의 장축이 부직포 평면 방향으로 배향되고, A가 12.5 μm, B가 12.0 μm, 태섬유의 평균 섬유길이가 3.0 mm, 촬영 1 시야 당 태섬유의 개수가 8.7개, 세섬유의 개수가 0개인 회로 기판용 부직포를 얻었다. 이 회로 기판용 부직포는 두께 52 μm, 평량 34.2 g/m2, 태섬유 비율이 72%, 표면 거칠기가 1.89 μm이었다.
[비교예 3]
실시예 1로부터 파라아라미드 섬유의 고해 조건을 변경한 태섬유를 포함하지 않는 원료를 이용하여 장망 초지하는 것을 시도하였지만, 종잇조각이 빈번히 발생하여, 안정되게 제품을 제조할 수 없었다.
다음으로, 상기 실시예, 비교예에서 제작한 회로 기판용 부직포에, 에폭시 수지를 함침시킨 후, 건조하여 프리프레그를 얻었다. 한편, 프리프레그의 두께는 수지 함침 시의 프레스 압력을 변경함으로써 조정하였다.
[실시예 5]
실시예 1에서 제작한 회로 기판용 부직포를 이용하여, 상술한 방법에 의해 프리프레그를 얻었다. 제작한 프리프레그는 두께 40 μm(기재 두께 대비 160%), 표면 거칠기가 0.45 μm이었다.
[실시예 6]
실시예 1에서 제작한 회로 기판용 부직포를 이용하여, 프레스 압력 이외는 실시예 5와 동일한 방법에 의해 프리프레그를 얻었다. 제작한 프리프레그는 두께 27 μm(기재 두께 대비 108%), 표면 거칠기가 0.65 μm이었다.
[실시예 7]
실시예 1에서 제작한 회로 기판용 부직포를 이용하여, 프레스 압력 이외는 실시예 5와 동일한 방법에 의해 프리프레그를 얻었다. 제작한 프리프레그는 두께 83 μm(기재 두께 대비 332%), 표면 거칠기가 0.49 μm이었다.
[비교예 4]
비교예 1에서 제작한 회로 기판용 부직포를 이용하여, 실시예 5와 동일한 방법에 의해 프리프레그를 얻었다. 제작한 프리프레그는 두께 45 μm(기재 두께 대비 150%), 표면 거칠기가 0.71 μm이었다.
이상에 기재된 실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 비교예 3의 각 예의 회로 기판용 부직포의 구성, 제반 물성의 평가 결과를 표 1에, 실시예 5 내지 7, 비교예 4의 각 예의 프리프레그 구성, 제반 물성의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 1의 태섬유는 부직포 두께 방향의 길이 B가 부직포 평면 방향의 길이 A보다 길고, 섬유 단면 길이의 단축이 부직포의 두께 방향으로 배향된 형태로 되어 있지 않다. 이 때문에, 각 실시예와 비교하면, 표면 거칠기가 악화되었다. 또한, 실시예 5와 비교예 4를 비교하면, 비교예 1의 부직포를 이용한 비교예 4의 프리프레그는 표면 거칠기가 악화되었다. 이로부터, 태섬유는 장축 및 단축을 갖는 편평한 형태를 가지고, 단축이 초지 구조체의 두께 방향으로 배향되어 있는 것이 바람직함을 알 수 있다.
비교예 2에서는 세섬유를 포함하지 않고, 바인더로서 아라미드 피브리드를 혼합한 원료를 사용하였다. 실시예 1과 비교하면, 후막화되고, 또한 세섬유를 포함하지 않기 때문에, 표면 거칠기가 악화되었다.
또한, 세섬유를 포함하지 않는 미고해 파라아라미드 섬유만으로 50 μm의 회로 기판용 부직포의 제조를 시도하였지만, 습지 강도가 부족하여, 안정되게 제조할 수 없었다. 이로부터, 회로 기판용 부직포는 최대 섬유직경 5 μm 이하의 세섬유를 포함하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
비교예 3에서, 태섬유를 포함하지 않는 고해 원료를 이용하여 회로 기판용 부직포의 제작을 시도하였지만, 태섬유를 포함하지 않기 때문에, 습지 강도가 약하여, 안정되게 회로 기판용 부직포를 제조할 수 없었다. 비교예 3과 각 실시예의 비교로부터, 최대 섬유직경 5 μm 이상의 태섬유를 포함하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
실시예 4의 회로 기판용 부직포는 편평한 형태의 태섬유의 장축의 섬유직경이 20.9 μm로 크기 때문에, 실시예 2와 비교하면 프리프레그화할 때의 수지 함침성이 불충분하였다. 또한, 태섬유 비율이 14.1%로 크기 때문에, 실시예 2과 비교하면 표면 거칠기가 악화되었다. 이로부터, 태섬유의 장축의 섬유직경은 20 μm보다 작고, 태섬유 비율은 10% 이하가 바람직함을 알 수 있다.
실시예 5와 실시예 6을 비교하면, 실시예 5가 표면 거칠기가 작음을 알 수 있다. 이것은 실시예 6에서는 기재의 두께에 비하여, 프리프레그의 두께가 너무 얇아졌기 때문에, 프리프레그 표면에 기재 표면의 섬유가 노출되었기 때문이라 생각된다. 또한, 실시예 7의 표면 거칠기는 실시예 5와 동일한 정도이지만, 두께가 83 μm로 후막화되어 있기 때문에, 수지량이 증가함에 따른 비용 증가나 박형화에 대한 대응의 어려움과 같은 문제가 있다.
이상에서, 실시예 5, 6, 및 7과의 비교로부터, 프리프레그 두께는 회로 기판용 부직포 두께의 120% 이상, 및 300% 이하인 것이 바람직함을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 예에 따르면, 평활성을 높일 수 있고, 또한 고가격화를 억제할 수 있고, 게다가 박형화를 도모한 회로 기판용 부직포를 제공할 수 있다. 또한, 이 회로 기판용 부직포를 이용함으로써, 회로 기판용 프리프레그, 및 이것을 이용한 회로 기판의 평활성을 높이고, 고가격화를 억제함과 아울러, 박형화를 달성할 수 있다.
10: 회로 기판
20: 프리프레그
21: 태섬유
23: 세섬유
25: 수지
27: 부직포
30: 회로 패턴
40: 스루 홀
50: 코어재
20: 프리프레그
21: 태섬유
23: 세섬유
25: 수지
27: 부직포
30: 회로 패턴
40: 스루 홀
50: 코어재
Claims (8)
- 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 이상인 복수의 태섬유, 및 섬유직경의 가장 굵은 부분이 5 μm 미만인 복수의 세섬유를 포함한 초지 구조체로 이루어지는 회로 기판용 부직포로,
상기 태섬유의 평균 섬유길이는 세섬유의 평균 섬유길이보다 길고,
상기 세섬유의 개수는 상기 태섬유의 개수보다 많고,
또한, 상기 태섬유는 장축 및 단축을 갖는 편평한 형태를 가지고, 초지 구조체의 두께 방향으로 단축이 배향된 것을 특징으로 하는 회로 기판용 부직포. - 제1항에 있어서,
상기 태섬유의 단축의 섬유직경이 10 μm 이하인, 회로 기판용 부직포. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 태섬유의 장축의 섬유직경이 5 μm 이상, 20 μm 이하인, 회로 기판용 부직포. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 태섬유 및 세섬유는 아라미드 섬유인, 회로 기판용 부직포. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
부직포 CD 단면에서 태섬유가 차지하는 총 면적의 비율은 10% 이하인, 회로 기판용 부직포. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 회로 기판용 부직포에 수지를 함침시킨 회로 기판용 프리프레그.
- 제6항에 있어서,
프리프레그 두께는 회로 기판용 부직포 두께의 120% 이상, 300% 이하인, 회로 기판용 프리프레그. - 제6항 또는 제7항의 회로 기판용 프리프레그의 표면에 회로 패턴을 형성한 회로 기판.
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