KR930000886B1 - 사출성형에 의한 인쇄배선기판용 전사쉬트 및 이의 제조방법 - Google Patents

사출성형에 의한 인쇄배선기판용 전사쉬트 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

사출성형에 의한 인쇄배선기판용 전사쉬트 및 이의 제조방법
본 발명은 전사방법에 의해 사출성형 인쇄배선기판을 제조하기 위한 전사쉬트( transfer sheet)의 제조방법 및 전사쉬트의 구조에 관한 것이다.
전사법에 의하여 사출성형 인쇄배선기판을 수득하는 방법으로서는, 전도성 및 절연성 페이스트를 사용하여 적층인쇄로 형성된 적층회로 유닛으로 구성된 전사쉬트를 사용하는 방법(일본국 특허공개 제63-219189호), 및 전도성 잉크용 용재로 침식시킨 재료를 포함하는 박리층, 보호층 및 전도성 잉크를 포함하는 인쇄회로가 설치된 전사쉬트를 사용하는 방법(일본국 특허공개 제63-257293호)이 있다. 게다가, 증착법을 사용하는 방법으로서는, 전도성 하도층 위에 금속막을 도금으로 설치하고, 마스킹 재료로써 패턴을 형성시킨 다음, 더아나아서 금속막을 그 위에 증착시켜 금속 패턴을 수득하고 이것을 에칭시킴으로써 금속패턴 기판을 제조하는 방법(일본국 특허공개 제63-274194호)가 있다.
그러나, 이들 전사쉬트는 전도성 페이스트 또는 증착에 의해 수득된 금속 도체를 회로 도체로서 사용하기 때문에 각종 문제점이 있다. 전도성 페이스트를 사용하는 경우에는 인쇄 및 건조에 의해 회로를 편리하게 만들 수 있지만, 그것은 금속 구리보다 도체 저항이 더 높고, 결과된 회로는 신뢰성이 부족하다. 게다가, 증착에 의해 구리 회로를 수득하는 경우에는 도체 저항은 별다른 문제가 없지만, 인쇄배선기판에 필요한 도체의 두께를 얻기가 어렵다. 게다가, 결과된 금속 표면은 평탄하며 그래서 기판을 부착시킴에 있어서 앵커효과( anchoring effect)가 나타나지 않고 기판에의 밀착력이 저열하다. 그 이상의 문제는 코스트가 높은 것이다. 한편, 인쇄배선기판에 일반적으로 사용되는 동박은 회로로서 전기적 신뢰성이 높으며 또한 표면이 거칠며, 따라서 충분한 밀착력이 예상된다. 그러나, 이런 동박을 사용하여 전사쉬트를 만들기 위해서는 캐리어 필름과 동박을 서로 적절한 점착제로써 적층시켜서 적층 쉬트를 형성시키는 것이 필요하다.
상기 점착제는 회로 패턴 제조 또는 사출성형시에 발생할 수도 있는 회로의 밀림 또는 박리와 같은 손상을 방지하기에 충분히 높은 접착 활성, 및 이와 같은 상반된 특성인 성형 후의 캐리어 필름의 용이한 박리를 위한 이형력을 가질 것이 요구된다.
일반적인 점착제가 상기 특성 둘다를 겸비하는 것은 대단히 어렵다. 이러한 점에 관한 충분한 해결책은 아직 나오지 않았다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하고 신뢰성이 높은 전사쉬트를 수득하기 위해 본 발명자들에 의해 수행된 광범위한 연구의 결과로서 달성되었다.
즉, 적층된 캐리어 필름과 동박을 그들의 말단을 서로에 대해서 180°의 방향으로 잡아당겨 박리시킬 때의 접착강도(이후에,“T-형 박리강도”로 칭함)가 JIS K685 4에 준하여 측정하여 0.025∼0.25㎏/㎜로 조정될때, 사출성형시에 발생할 수도 있는 회로의 손상이 일어나지 않고 캐리어 필름의 이형성이 탁월한 전사쉬트가 수득될 수 있음을 발견하였다.
접촉-결합된 캐리어 필름과 동박의 박리강도를 상기 범위로 조절하는 것은 캐리어 필름과 동박 사이에 특정한 이형층을 설치함으로써 달성될 수 있다. 이형층을 사용하여 T-형 박리강도를 상기 범위로 조절하기 위해서는, 접착력 및 이형성이 균형을 이루어야 한다.
기판 수지가 ABS와 같이 성형온도가 낮은 것일 때에는, 비교적 높은 내열성을 가지는 폴리비닐 포르말수지로 주로 구성된 점착제를 이형층으로서 사용할 수 있다. 그러나 이와 같은 점착제 단독 사용에 의해서는 성형 후의 기판 또는 동박의 이형성을 얻기가 어려우며, 실리콘과 같은 이형성부여제를 배합하여 사용하여야 한다.
기판 수지가 폴리카르보네이트 수지(PC)또는 수퍼 엔지니어링 플라스틱으로 칭해지는 폴리에테르 이미드(PES), 폴리에테르 술폰(PES), 폴리페닐렌 술파이드(PPS)와 같이 300℃ 이상에서 성형되는 것일 때에는, 폴리비닐 포르말 수지와 실리콘 배합 사용은 이형층의 연화 및 유동으로 인한 회로의 손상을 야기한다. 따라서, 상기 수지들을 기판 수지로서 사용할때에는, 에폭시 수지, 경화제및 점착제의 혼합물을 이형층으로 사용할 수 있다.
ABS와 같이 성형온도가 낮은 수지를 위한 이형층으로서 사용하는 폴리비닐 프로말 수지로는 약 200 이상, 바람직하게는 약 400∼450의 평균 중합도를 가지는 것들을 들 수 있으며, 이들을 클로로포름과 같은 용매에 약 5∼20(wt/wt)%의 양으로 용해시키고 이것을 코우팅한다. 만일 평균 중합도가 200 이하이면, 내열성은 저하하고 이형층은 사출성형시에 연화되어 회로의 손상을 야기할 수도 있다. 폴리비닐 포르말 수지의 내열성을 향상시키기 위해서는, 이소시아네이트 수지, 멜라민 수지, 페놀계 수지 등을 가할 수도 있다.
이형층의 코우팅량(용매를 제외한 고형분 함량, 이를 이후에 언급되는 코우팅량에 적용)은 대개로의 1∼30g/㎡이고 바람직하게는 5∼15g/㎡이다. 만일 코우팅량이 1g/㎡ 이하이면 캐리어 필름과 동박의 적층화는 만족스럽게 수행될 수 없고 기포의 형성과 같은 문제점이 발생된다.
이형성 부여제로서, 각종 이형제 및/ 또는 아크릴계 올리고머가 사용된다.
실리콘 이형제로는 일반적으로 이형제로서 사용되는 디메틸 실리콘 오일 및 α -메틸스티렌-, α-올레핀-, 폴리에테르-, 에폭시-또는 카르복실-변성 실리콘오일을 들 수 있다. 실리콘 이형제의 양에 관해서는, 톨루엔, 클로로포름 또는 MEK와 같은 용매 중에 0.01∼0.5(wt/wt)%, 바람직하게는 0.05∼0.2(wt/wt)%의 농도로 용해시킨 이형제의 용액을 폴리비닐 포르말 수지 또는 동박 위에 5∼15g/㎡의 양으로 코우팅한다. 다른 방식으로는, 이형제를 미리 폴리비닐 포르말 수지와 혼합할 수도 있다.
아크릴계 올리고머로서는, 분자량이 3000∼10000인 부틸아크릴레이트 올리고머를 적절하게 사용할 수 있다. 예를들면, 톨루엔, 클로로포름 또는 MEK를 용매로서 사용할 수 있다. 0.0001∼0.01(wt/wt)% 농도의 올리고머의 용액을 실리콘의 경우에는 5∼15g/㎡의 양으로 코우팅한다.
고온에서 성형시킬 필요가 있는 기판 수지를 사용하는 경우에는, 에폭시수지, 경화제 및 점착제의 혼합물을 이형층으로서 사용한다. 에폭시 수지로는 예를들면 비스페놀형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지 및 지환족 에폭시 수지가 있으며, 비스페놀형 에폭시 수지가 특히 바람직하다.
에폭시 수지용 경화제로서는, 예를들면 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민 및 헥사메틸렌디아민과 같은 지방족 아민류, 2-메틸이미디졸, 2-에틸이미다졸 및 2-에틸-4-메틸이미다졸과 같은 이미다졸류, 및m-페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄 및 디아미노디페닐술폰과 같은 방향족 아민류를 언급할 수 있다. 지방족 아민류 및 이미다졸류가 경화적성의 관점에서 바람직하다.
점착제로서는, 열가소성 폴리에스테르 수지, 폴리비닐 포르말 수지, 폴리비닐 부티랄 수지 및 EVA(에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체)와 같은 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 상술한 것들과 동일한 폴리비닐프로말 수지가 특히 바람직하다. 사용할 때에, 100중량부의 에폭시 수지, 통상량의 경화제 및 1∼10중량부, 바람직하게는 2∼5중량부의 열가소성 수지를 혼합하고, 결과된 혼합물을 1∼30g/㎡, 바람직하게는 5∼15g/㎡의 양으로 코우팅한다.
즉,“에폭시 이형층”의 경우에, 접착력과 이형성 사이의 균형력이 원하는 T-형 박리강도는 소량의 점착제를 에폭시 수지에 가함으로써 그리고 에폭시 수지의 경화도 및 점착제의 첨가량을 조정함으로써 얻어질 수 있다.
본 발명에 따른 사출성형 인쇄배선기판 제조용 전사쉬트 및 이의 제조방법은 하기에서 설명할 것이다.
먼저, 상술한 재료를 건조 또는 경화·건조시켜 이형층을 형성시킨 캐리어 필름 상에 동박을 가열 프레스롤에 의해 적층시킨다. 따라서, 이형층이 형성되며, 0.025∼0. 25㎏25㎜, 바람직하게는 0.04∼0.10㎏/25㎜의 T-형 박리강도를 제공하기 위해 이를 조정한다. 금속 도체로는 인쇄배선기판용 전해 동박, 압연동박, 차체용 알루미늄박 및 다른 금속박이 있으며, 목적에 따라 임의 선택할 수 있다. 거친 표면을 가지는 전해 동박이 바람직하다. 캐리어 필름의 예는 폴리에스테르(PTE) 필름 및 폴리이미드(PI) 필름이다. 전해동박을 사용할 때에는, 거칠은 표면이 앞면이 되어야 한다. 그런 다음, 결과된 적층쉬트의 동박 위에 인쇄법, 사진법 등에 의하여 에칭 레지스트를 설치하고 전통적인 서브스트레이티브(substrative)법에 의하여 회로를 형성시킨다.
그렇게 수득된 전사쉬트는 이형층의 내열성이 높고, 수지가 사출성형시에 유동하더라도 회로를 유지할 수가 있고, 박리시에 캐리어 필름의 이형성이 탁월하며, 그리고 안정한 전사 성형 적성을 보여준다.
다음에는, 상기 전사쉬트를 사용하여 사출성형된 인쇄기판을 만드는 방법을 하기에서 설명한다.
동박 회로가 형성되어 있는 상기 전사쉬트 위에 점착제를 코우팅하고, 건조시켜 점착층을 형성시킨다. 점착제는 사용되는 기판 수지의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다.
정지 플래턴 부위 및 이동 플래턴 부위로 구성된 사출주형의 캐비티에, 캐리어 필름이 성형품의 앞면 부위 위에 있도록 전사쉬트를 위치시키고, 주형을 클램프한다. 그런 다음, 기판수지를 캐비티 내에 사출하고, 성형품의 형성과 동시에 전사쉬트상의 회로를 성형품의 표면 위로 전사한다. 냉각 후에, 성형품을 주형에서 꺼내고, 전사쉬트의 캐리어 필름 및 이형층을 성형품으로부터 박리시켜서 회로 도체를 가지는 사출성형품을 수득한다.
기판 수지로서는, 전기절연용으로 일반적으로 사용되는 ABS 수지, 폴리카르보네이트(PC) 및 폴리부티릴 테레프탈레이트(PBT)와 같은 범용 수지, 및 내열성이 요구되는 용도를 위한 폴리에테르 술폰(PES) 및 폴리에테를 이미드(PIE)와 같은 수퍼 엔지니어링 플라스틱을 사용할 수 있다.
몇몇 용도를 위해, 유리섬유와 같은 필러를 기판 수지내에 혼입시킬 수 있다.
회로의 손상은 이형층과 동박 사이의 빈약한 계면 접착력 및 이형층의 낮은 내열성에 의해 야기되는 것으로 간주된다. 이형층의 내열성의 영향은, 주형에 위치시킨 전사쉬트의 이형층이 주형이나 사출된 수지에 의행 가열되며, 용융 및 연화되고, 사출된 수지의 유동압력을 견딜 수 없게 되고, 그 결과 회로가 밀리거나 파괴되는 것이다.
게다가, 사출성형 후의 이형성에 관해서는, 만일 계면 접착력이 나무 강하다면 필름 파손 또는 이형층 잔존(성형품 부위에 이형층의 잔존)이 발생하여 생성물의 결점을 야기한다.
이들 문제점들은 본 발명에 따라서 내열성을 향상시키고 적절한 수준으로 접착력을 조정함으로써 해결되어졌다.
본 발명은 하기 실시예들로 설명할 것이다.
[실시예 1]
캐리어 필름인 50㎛ 두께의 PET 필름 위에, 10중량%의 텐카포르말(DENKA FORMAL) #20[덴끼 가가꾸 고오교(Denki Kagaku kogyo Co.)사에서 제조·시판되는 폴리비닐 포르말 수지]를 함유하는 클로로포름 용액을 10㎍/㎡(고형분 함량)의 양으로 코우팅하였다. 또한, 동박으로부터의 이형성을 얻기 위해, 에폭시- 변성 실리콘 KF -103[신에쓰(Shinetsu Chemical Co., Ltd)사의 제품]을 두께 35㎛의 전해 동박위에 실리콘 농도 0.1%로 하여 10g/㎡위 양으로 코우팅하였다.
건조 후에, 캐리어 필름 및 동박을 가열 프레스롤에 의해 160℃에서 가열하면서 적층시켰다. 프레스롤의 속도는 1m/분이고 압력은 1㎏/㎠이었다.
그런 다음, 스크린 인쇄에 의하여 에칭 레지스트로써 패턴을 형성시키고, 이어서 염화제2철 용액으로써 에칭을 이행시켜 동박 회로를 갖는 전사쉬트를 수득하였다. 상기 전사쉬트를 사출주형에 위치시키고, 기판수지로서 ABS수지를 사용하여 표면위에 회로를 갖는 성형품을 전통적인 방법에 의해 수득하였다.
[실시예 2]
전사쉬트 및 성형품을 실시예 1에서와 동일한 방식으로 수득하였지만, 에폭시-변성 실리콘 KF-103 대신에 아크릴계 올리고머인 매크로모노머(MACROMONOME R) CB-6[도아고세이 케미칼(Toagosei Chemical Industry Co., Ltd)사의 제품]을 0 .001중량% 함유하는 클로로포름 용액을 이형성부여제로서 사용하였다.
[비교예 1]
전사쉬트 및 성형품을 실시예 1에서와 동일한 방식으로 수득하였지만, 실리콘 KF-103의 농도는 0.005%이었다.
[비교예 2]
전사쉬트 및 성형품을 실시예 1에서와 동일한 방식으로 수득하였지만, 실리콘 KF-103의 농도는 0.8%이었다.
상기 실시예 1및 2와 비교예 1및 2에서 수득된 전사쉬트 및 성형품을 평가하고 그 결과를 하기 표1에 기재한다.
즉, 캐리어 필름 및 동박 사이의 T-형 박리강도에 대한 평가 결과, 회로의 손상 및 이형성을 표 1에 기재한다.
T-형 박리강도는 인장강도 시험기[오토그라프(AUTOGRAPH), 시마즈 세이사꾸쇼(Shimadzu Seisakusho Ltd.)사의 제품]을 사용하여 JIS K-6854에 측정하였다.
회로의 손상은 성형품에 전사된 회로의 밀림 또는 파손을 육안 관측으로 판정하였다.
이형성은 사출성형으로 수득된 성형품에서 캐리어 필름을 박리시킬 때에 캐리어 필름의 파손의 출현 또는 (성형품 상에) 이형층 잔존의 출현에 관하여 평가하였다.
[표 1]
Figure kpo00001
주)상기 표 1에서“○”는 회로의 손상 및 이형성에 실제적인 문제점이 없음을 의미한다.
“×”는 실제적인 문제점이 있어 생성물을 사용할 수 없음을 의미한다.
[실시예 3]
전사쉬트 및 성형품을 실시예 1에서와 동일한 방식으로 수득하였지만, 실시예 1에서 이형제로서 사용된 물질 대신에 에폭시 수지인 아랄디트(ARALDITE) CY-232[시바 가이기(Ciba Geigy)사의 제품], 경화제인 지방족 아민형 경화제 HY-956[시바 가이기사의 제품] 및 점착제인 데카포르말 #20을 100:30: 3의 중량비로 사용하였으며, 코우팅량(고형분 함량)은 10g/㎡이고; 경화 및 건조는 160℃에서 1분동안 수행하였으며; 및 가열 적층 조건은 온도: 200℃, 롤러 속도: 1m/분 및 롤러 압력: 1㎏/㎡이었다.
전사쉬트를 실시예 1에서 사용된 ABS 수지 대신에 폴리카르보네이트(PC)를 사용하여 전통적인 방법에 의하여 사출성형을 이행시켜 회로를 성형품을 수득하였다.
[실시예 4,5 및 6]
전사쉬트 및 성형품을 실시예 3에서와 동일한 방식으로 수득하였지만, 열가소성 폴리에스테르 수지 바이론-200(VILON-200)[도요보(Toyobo Co., Ltd.)사의 제품 ]을 점착제로서 사용하였다. 별도로, 상기와 동일한 방식으로 성형품을 수득하였지만, PES 및 PEI를 기판 수지(실시예 5 및 6)로서 사용하였다. 이들 전사쉬트 및 성형품의 평가 결과는 하기 표 2에 기재한다.
[비교예 3]
전사쉬트 및 성형품을 실시예 3에서와 동일한 방식으로 수득하였지만, 이형층형용 물질의 중량비는 100: 30: 15이었다.
[비교예 4]
전사쉬트 및 성형품을 실시예 3에서와 동일한 방식으로 수득하였지만, 이형층용 물질의 중량비는 100: 30 :0이고 경화 및 건조 조건은 160℃ 및 5분이었다. 이들을 상기와 동일한 방식으로 평가하였으며, 그 결과는 표 1에서와 동일한 기준에 준하여 표 2에 기재한다.
[표 2]
Figure kpo00002
비교예 3에서 회로손상 및 이형성에 대한 평가결과는 표 2에서 둘다 “×”이다. 이것은 열가소성 수지 대 에폭시 수지의 비율이 높고 따라서 점착성이 증가하여 이형성의 열화를 야기하였으며, 게다가 내열성이 감소하여 회로의 손상을 즉시 야기 하였기 때문이다.
상술한 바처럼, 본 발명에 따라 수득된 성형품은 회로의 신뢰성이 높고 각종 전자기기의 하우징 또는 커넥터용으로 사용할 수 있다. 본 발명에 따르면, 전기적 신뢰성이 높은 동박을 성형품에 사용한 도체 회로가 용이하게 제조될 수 있으며, 현재 사용되는 리지드 또는 플랙시블 인쇄배선기판의 사용의 상당한 감소, 부품 배치의 간략화 및 공간의 절약등의 효과가 기대되며, 본 발명은 전자기기의 소형경량화 및 코스트의 삭감에 크게 기여할 것이다.

Claims (4)

  1. 캐리어 필름, 동박회로, 및 캐리어 필름과 동박회로 사이에 설치된 이형층으로 구성됨을 특징으로 하는 사출성형 인쇄배선기판 제조용 전사쉬트.
  2. 제1항에 있어서, 이형층은 캐리어 필름과 동박 회로사이의 T-형 박리강도가 0.025∼0.25㎏/25㎜가 되도록 형성됨을 특징으로 하는 전사쉬트.
  3. 제1항에 있어서, 이형층은 폴리비닐 포르말 수지와 이형성 부여제와의 조합, 또는 에폭시 수지, 에폭시 수지용 경화제 및 점착제와의 조합으로 이루어짐을 특징으로 하는 전사쉬트.
  4. 이형층을 캐리어 필름위에 코우팅한 다음, 가열하면서 거기에 동박을 접촉-결합시키고, 이 적층 필름위에 에칭 레지스트를 패턴-인쇄하고, 그것을 에칭시켜 동박 회로를 형성시키는 것을 포함하는 사출성형품 제조용 전사쉬트의 제조방법.
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