WO2014168305A1 - 우수한 절연성 및 방열성을 갖는 연성 동박 적층판 및 이를 구비하는 인쇄회로기판 - Google Patents

우수한 절연성 및 방열성을 갖는 연성 동박 적층판 및 이를 구비하는 인쇄회로기판 Download PDF

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flexible copper
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layer
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오동근
안경아
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Definitions

  • the present invention relates to a flexible copper foil laminate having a thin thickness and excellent insulation and heat dissipation, and a printed circuit board including the same.
  • PCBs printed circuit boards
  • Printed circuit boards depending on their physical characteristics, are multi-flexible printed circuits similar to rigid printed circuit boards, flexible printed circuit boards, rigid-flexible printed circuit boards, and rigid-flexible printed circuit boards, both of which are combined. It is separated by a circuit board.
  • flexible copper foil laminates which are raw materials for flexible printed circuit boards, are used in digital home appliances such as mobile phones, digital camcorders, notebook computers, and LCD monitors.
  • the copper foil laminated sheet is obtained by laminating a polymer film layer and a copper foil, and includes, for example, a copper foil laminated sheet using a polyimide and a FR-4 copper foil laminated sheet.
  • a copper foil laminated sheet using a polyimide expensive polyimide is used, and the manufacturing cost is high, and heat dissipation and electrical insulation are low. There's a lot of constraint on what's going on.
  • FR-4 copper clad laminates have lower manufacturing cost than polyimide copper clad laminates, satisfying the market demand in terms of price. There is a limit.
  • An object of the present invention is to provide a flexible copper foil laminate having a flexible and thin thickness, excellent electrical insulation and heat dissipation, and a printed circuit board including the same.
  • the present invention is at least one surface copper foil; A nano nitride layer formed on the glossy surface of the copper foil; And it provides a flexible copper foil laminate comprising a DLC layer (diamond-like carbon layer) formed on the nano nitride layer.
  • the present invention provides a printed circuit board having the above-described flexible copper foil laminate.
  • the printed circuit board bonding sheet And the flexible copper foil laminate laminated on both surfaces of the bonding sheet, wherein the DLC layer of the flexible copper foil laminate contacts the surface of the bonding sheet.
  • the DLC layer is laminated through the nano nitride layer on the glossy surface of the copper foil, thereby improving adhesion between the copper foil and the DLC layer, thereby improving mechanical and chemical properties. Not only is it stable but also the electrical insulation and heat dissipation are excellent even though the thickness of DLC is thin.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a flexible copper foil laminate according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a printed circuit board according to the present invention.
  • Figure 3 is a photograph showing the appearance of measuring the dielectric breakdown voltage of each sample according to Experimental Example 1.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a heat source portion and a k type thermocouple portion of each sample when measuring the heat diffusion capability according to Experimental Example 3.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a heat source portion and a k type thermocouple portion of each sample when measuring the heat diffusion capability according to Experimental Example 3.
  • the present invention is a flexible copper foil laminate, through the nano nitride layer on the glossy surface of the copper foil
  • the flexible copper foil laminate of the present invention is not only mechanically and chemically stable due to improved adhesion between the copper foil and the DLC layer, but excellent in both electrical insulation and heat dissipation even when a thin DLC layer is laminated. Therefore, in the case of the printed circuit board to which the flexible copper foil laminate tube of the present invention is applied, unlike the conventional printed circuit board using the flexible copper foil laminate, even if the thickness of the bonding sheet in the printed circuit board is thin, there is no electrical insulation deterioration in the thickness direction. Rather, the thinner the bonding sheet, the lower the thermal impedance, thereby providing excellent heat dissipation. In addition, due to the DLC layer and the bonding sheet of the flexible copper foil laminate, interference of electromagnetic waves or frequencies between components in a circuit may be minimized.
  • the flexible copper foil laminate 10 includes a copper foil 11, a nano nitride layer 12, and a DLC layer 13. At this time, the nano nitride layer 12 and DLC layer 13 are laminated
  • the copper foil 11 has better thermal conductivity than aluminum foil, which can impart heat dissipation to a flexible copper foil laminate, and also has excellent mechanical properties such as workability.
  • the copper foil 11 is superior to the aluminum foil in electrical conductivity and adhesion in forming the final circuit, and furthermore, unlike the aluminum foil, it is suitable for a metal etching process and the like known in the art when manufacturing a printed circuit board. Examples of such copper foils are rolled copper foils or electrolytic copper foils.
  • the thickness of the copper foil 11 is not particularly limited, heat dissipation characteristics may be further improved in the range of about 8 to 150 urn.
  • the flexible copper foil laminated board 10 of this invention contains the nano nitride layer 12 laminated
  • the nano nitride layer 12 is formed by nitrogen being nanoscale atoms in the state of full-laser energy, and these nitrogen atoms are adsorbed on the surface of the copper foil and formed into nanoscale nitrides. Since the nano nitrides 12 do not form powders by reacting with the DLC layer forming reactants during the formation of the DLC layer, coating failure, adhesion, or deterioration of quality due to the powder may not occur, thereby improving product life. In addition, nano nitride layer
  • the nano nitride layer 12 is formed of a nitride having a nano size, and nitrides having various sizes may be formed according to processing conditions during the nano nitride treatment.
  • the nano nitride layer 12 is formed of nano nitride having a size (particle diameter) of 10 to 50 ran In this case, the adhesion between the copper foil 11 and the DLC layer 13 can be further improved.
  • the nitride is not particularly limited, and depends on the type of reaction gas during nano-nitridation treatment, for example, may be CuN.
  • the thickness of the nano-nitride layer 12 is not particularly limited, but if the thickness ratio to the DLC layer is about 0.0034 to 1, preferably about 0.2 to 0.3, the adhesion between the copper foil 11 and the DLC layer 13 This can be further improved.
  • the flexible copper foil laminate 10 of the present invention includes an M layer 13 laminated on the surface of the nano nitride layer 12 described above.
  • Diamond-like carbon (DLC) in the DLC layer is a carbon-based material, unlike the case of diamond or diamond is an amorphous structure, sp 1 , sp 2 , sp 3 is common. Since the DLC has a high resistivity, excellent heat dissipation and dissipation ability, and high compressive force, the DLC layer 13 made of DLC not only has excellent electrical insulation and heat dissipation, but also has excellent mechanical robustness and durability. Even if the thickness is thin, less cracking occurs in the layer. Therefore, the flexible copper foil laminate including the DLC layer 13 not only has excellent electrical insulation in the thickness direction, but also has excellent heat dissipation, thereby increasing the lifespan of the applied structure / product. In addition, even if the thickness of the DLC layer is not reduced electrical insulation and heat dissipation, it is possible to manufacture a thinner flexible copper foil laminate, and further to produce a thinner and more compact printed circuit board.
  • the thickness of the DLC layer 13 is not particularly limited, but may be in the range of about 0.1 to 5 ⁇ / m, preferably about 0.3 to 3 kPa.
  • the aforementioned flexible copper foil laminate can be produced by various methods.
  • the flexible copper foil laminate may include forming a nano nitride layer on the surface of the copper foil; And it may be prepared by a method comprising forming a DLC layer on the nano nitride layer.
  • nano nitride d the surface of the copper foil 11 to form a nano nitride layer on the copper foil surface (hereinafter, 'S100').
  • the surface of the copper foil is nanoscaled. After nitriding is formed, a nano nitride layer is formed on the surface of the copper foil.
  • the pressure and temperature of the chamber are not particularly limited, but if the pressure of the chamber is maintained at about 0.05 to 0.1 torr, and the chamber temperature is maintained at about 450 ° C. or less, preferably about 410 to 450 ° C., nano-nitride By improving the processing speed, process time can be shortened.
  • the pillar-type bias voltage may include DC, pulse DC, and RF, and the pillar-type bias voltage may be maintained by varying three variables of frequency, duty, and positive voltage.
  • the frequency basically means the number of waveforms according to the time to periodically discharge the pulse of negative voltage
  • Duty refers to the application time of the negative voltage and positive voltage to the same frequency, in particular Pulsed
  • the process can be carried out by changing the duty frequency within a range of 1 ⁇ 1000 kHz to give a duty change, which is the width of the negative voltage.
  • symmetrical and asymmetrical pillars should be applied.
  • the asymmetrical pulses may be subjected to a process by changing a positive voltage in the range of 0 to 500 V, and may apply a positive voltage higher than that.
  • the input amount of the nitrogen (N 2 ) gas is not particularly limited, for example, may be about 70 ⁇ 130 sccm. According to one embodiment of the present invention, the input amount of nitrogen may be about 100 sccm.
  • the input amount of the hydrogen (3 ⁇ 4) gas is not particularly limited, and may be, for example, 270 to 330 sccm. According to one embodiment of the present invention, the hydrogen input amount may be about 300 sccm.
  • the mixing ratio of the said nitrogen gas and hydrogen gas is not specifically limited, For example, it may be 1: 2-4 molar ratio. According to an example of the present invention, the mixing ratio of nitrogen gas and hydrogen gas may be 1: 3 molar ratio.
  • the pressure of the chamber is maintained at a predetermined value, the chamber temperature is lowered to a predetermined value, and the Ar, 3 ⁇ 4, hydrocarbon compound is maintained inside the chamber while applying a pulsed bias voltage.
  • TMS and N3 ⁇ 4 are added, a DLC layer is formed on the surface of the nano nitride layer 12.
  • the pressure and temperature of the chamber are not particularly limited, but when the chamber temperature is lowered to about 400 ° C. or lower, preferably about 350 to 400 ° C., while maintaining the pressure of the chamber at about 1.8 to 2 torr, The reaction time of the liver can be further improved to shorten the process time.
  • the input amount of the argon (Ar) gas is not particularly limited, in the case of about 100 ⁇ 00 sccm, it is possible to further improve the reaction rate between the reactants.
  • the input amount of the hydrogen (3 ⁇ 4) gas is not particularly limited, for example About 370-430 sccm. According to one embodiment of the present invention, the hydrogen gas input amount may be about 400 sccm.
  • the hydrocarbon compound includes C 2 3 ⁇ 4, CH 4 , C 5 H 6, and the like, but is not limited thereto.
  • the amount of the hydrocarbon compound is not particularly limited and may be, for example, about 200 to 1000 sccm.
  • the input amount of the TMS is not particularly limited, and may be, for example, 5 to 10 sccm.
  • the amount of N3 ⁇ 4 is not particularly limited, but may be appropriately adjusted in consideration of the amount of hydrocarbon compound.
  • the N3 ⁇ 4 may be about 1.3 to 5 wt% based on the amount of the hydrocarbon compound.
  • the present invention provides a printed circuit board comprising the flexible copper foil laminate.
  • the printed circuit board including the flexible copper foil laminate may have a heat spreading and dissipation without deterioration of electrical insulation in the thickness direction, even if the thickness of the bonding sheet in the printed circuit board is thin, unlike a conventional printed circuit engine using the flexible copper foil laminate.
  • interference between electromagnetic waves and frequencies between components in a circuit can be minimized.
  • the printed circuit board includes a bonding sheet 20; And the above-described flexible copper foil laminate 10 respectively laminated on both surfaces of the bonding sheet 20, but is not limited thereto.
  • the surface of the DLC worm 12 of the flexible copper foil laminated plate 10 is in contact with the surface of the bonding sheet 20.
  • the printed circuit board is a copper foil (11); And a nano nitride layer 12, a DLC layer 13, a bonding sheet 20, a DLC layer 13, a nano nitride layer 12, and a copper foil 11 sequentially stacked on the surface of the copper foil.
  • the bonding sheet 20 is a flexible copper foil laminated plate by bonding the copper foil on both sides Laminate in multiple layers.
  • the material of the bonding sheet 20 is not particularly limited as long as it can be cured by heat, moisture, or light irradiation as a material having adhesiveness (adhesiveness) and electrical insulation.
  • a material having adhesiveness (adhesiveness) and electrical insulation there are high molecular resins such as acrylic resins, epoxy resins, urethane resins, silicone resins, and resin compositions in which such polymer resins contain an inorganic layering agent.
  • the inorganic layer extender is not particularly limited as long as it can improve heat dissipation properties and further reduce the difference in coefficient of thermal expansion (CTE) between the bonding sheet and the DLC layer.
  • CTE coefficient of thermal expansion
  • the content of the inorganic layering agent is not particularly limited, and may be about 10 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin.
  • the shape of the bonding sheet of such a material may be in the form of a film which is post-cured by heat or light irradiation or the like, or may be an adhesive (adhesive) or a tape.
  • adhesive adhesive
  • a tape for example, silicone / acrylic pressure sensitive adhesive etc. are mentioned.
  • the thickness of the bonding sheet 20 is not particularly limited, for example, 10 to
  • the thickness of the bonding sheet is thickly adjusted to effectively diffuse and release heat.
  • the printed circuit board according to the present invention can diffuse and release heat through the DLC layer 13 of the flexible copper foil laminate, even if the thickness of the bonding sheet is thin, the heat dissipation is excellent.
  • the thermal impedance is about 0.01 to 0.5 ° C-cm 2 /
  • the printed circuit board may be thinner, more compact, and have better heat dissipation.
  • the heat-resistant adhesive strength of the bonding sheet 20 is not particularly limited, it is preferred that the bonding sheet 20 can be stably maintained in the soldering process (eg, 250 ° C., 1 minute or more).
  • the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the examples are provided to illustrate the present invention and the present invention is not limited thereto.
  • the chamber pressure was maintained at 1.8 to 2 torr, the chamber temperature was lowered to about 400 ° C. or lower, and then 100-400 sccm Ar, 400 sccm 3 ⁇ 4, A hydrocarbon compound of 200 to 1000 sccm, TMS and NH 3 of 5 to 10 sccm were added thereto to form a DLC layer on the surface of the nano nitride layer, thereby manufacturing a flexible copper foil laminate.
  • a printed circuit board was manufactured according to a process known in the art using the flexible copper foil laminate prepared in Example 1-1.
  • Example 1-1 A printed circuit board having a flexible copper foil laminate prepared in Example 1-1 was prepared through a pre-treatment process, a testing process, and a punching process. At this time, the conditions of each process were the same as known in the art.
  • HIPBELL's HIP0TR0NICS (970 System Control + AC Dielectric Test Set) is used as shown in Sample 1 and The dielectric breakdown voltage was measured by increasing the voltage at a rate of 0.5 kV / s for the control samples 1 to 3.
  • the measurement results are shown in Table 1 below and FIGS. 4 to 6.
  • the DCT used was a double-sided tape (PET film carrier product) thickness of 48 ⁇ 49 / m
  • the thickness of the untreated copper foil (Cu) was 36 ⁇ 38
  • A is a flexible copper foil prepared in Example 1-1 It was a laminated board.
  • Control sample 1 Teflon film (thickness: 147-149 ⁇ , white)
  • Control sample 2 Cu / DCT / Cu (thickness: 12CKL22 m, sum of thickness of Cu and DCT: 81 ⁇ 84 im)
  • the surface electrical resistance (mffi / sq) of the following sample 2 and the control samples 4 to 5 were measured using KEITHLEY's 580 Micro—Ohmmeter. .
  • the measurement results are shown in Table 2 below. In Table 2 below, 0L means exceeding a limit.
  • Control sample 4 untreated copper foil (thickness: 37, electrolytic copper: glossy / matte)
  • control sample 5 copper foil coated with DLC on matte side (MS) (thickness: 37-38)
  • both the sample 2 and the control sample 5 the electrical resistance of the surface without the DLC coating was as low as the control sample 4, but the electrical resistance of the DLC-coated surface was high.
  • the average surface electrical resistance of the matte side coated with DLC was 211.5 mQ / sq, and did not completely block the electricity.
  • the DLC is coated on the surface of the copper foil in the form of a thin film. If the surface of the copper foil is rough, the DLC may not completely cover the rough surface of the copper foil.
  • the surface electrical resistance of the DLC-coated glossy surface was not measured beyond the limit, and it was confirmed that no electricity was passed through the DLC-coated glossy surface.
  • the heat dissipation of the flexible copper foil laminate according to the present invention was confirmed as follows.
  • TM-6725A used is a heat radiation double-sided taper of 3M company, the thickness was 0.5 ⁇ , the untreated copper foil was electrolytic copper foil (glossy / matte surface) (hereinafter referred to as 'Cu') had a thickness of 37, The copper foil coated with DLC (hereinafter referred to as 'A laminate') had a thickness of 37 to 38, and the copper foil coated with DLC (hereinafter referred to as 'B laminate') as a glossy surface had a thickness of 37 to 38.
  • the control sample was 25 mm X 150 mm in size. The actual thicknesses of Sample 3 and Control Samples 5 and 6 are shown in Table 3, respectively.
  • Control sample 5 A laminate / TM-6725A / A laminate

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Abstract

본 발명은 두께가 얇으면서, 절연 성능 및 방열 성능이 우수한 연성 동박 적층판 및 이를 포함하는 인쇄회로기판에 대한 것이다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
우수한 절연성 및 방열성을 갖는 연성 동박 적층판 및 이를 구비하는 인쇄 회로기판
【기술분야】
본 발명은 두께가 얇으면서， 절연 성능 및 방열 성능이 우수한 연성 동박 적층판 및 이를 포함하는 인쇄회로기판에 관한 것이다.
【배경기술】
최근 노트북 컴퓨터, 휴대폰， PDA, 전자수첩 등의 전자기기의 발달로 인해 인쇄회로기판 (Printed Circuit Board, PCB)의 수요가 증대되고 있다. 또한, 전자 기기의 휴대성이 강조되면서 점점 소형화 및 경량화가 되어 가는 추세이다. 이에 따라 인쇄회로기판도 더 집적화, 소형화, 경량화, 플렉시블화되고 있다.
인쇄회로기판은 그 물리적 특성에 따라 리지드 (rigid) 인쇄회로기판， 연성 (flexible) 인쇄회로기판， 이 두 가지가 결합된 리지드-플렉서블 인쇄회로기판 및 리지드-플렉서블 인쇄회로기판과 유사한 멀티-플렉서블 인쇄회로기판으로 분리된다. 특히， 연성 인쇄회로기판의 원자재인 연성 동박 적층판은 휴대폰， 디지털캠코더, 노트북， LCD 모니터 등의 디지털 가전제품에 사용되는 것으로 굴곡성이 크고 경박 단소화에 유리한 특성 때문에 최근 수요가 급속히 증가하고 있다.
동박 적층판은 폴리머 필름층과 동박을 적층한 것으로， 예를 들어 폴리이미 드를 이용한 동박 적층판이나, FR-4 동박 적층판 둥이 있다. 다만, 폴리이미드를 이용한 동박 적층판의 경우， 고가의 폴리이미드를 사용하기 때문에 제조 원가가 높 을 뿐만 아니라， 방열성 및 전기 절연성도 낮아 현재 전자기기 시장의 요구 조건을 충족시키기는 데 상당 부분 제약을 받고 있다. 한편, FR-4 동박 적층판의 경우， 폴리이미드를 이용한 동박 적층판에 비해 제조 원가가 낮아 가격 면에서 시장의 요 구를 만족시키나, 두께가 두껍고, 방열 특성 및 전기 절연성능이 낮아 전자기기에 적용하는 데 한계가 있다.
이에， 당 업계에서는 더 얇은 두께를 가지면서 전기 절연성 및 방열성이 우 수한연성 동박 적층판의 개발이 요구되고 있다. ,
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
본 발명은 렉시블하면서 두께가 얇고， 전기 절연성 및 방열성이 우수한 연성 동박 적층판 및 이를 포함하는 인쇄회로기판을 제공하는 것을 목적으로 한다. [기술적 해결방법】
본 발명은 적어도 일면이 광택면인 동박; 상기 동박의 광택면에 형성된 나 노 질화층; 및 상기 나노 질화층 위에 형성된 DLC층 (diamond- like carbon layer)을 포함하는 연성 동박 적층판을 제공한다.
또， 본 발명은 전술한 연성 동박 적층판을 구비하는 인쇄회로기판을 제공한 다.
, 여기서, 상기 인쇄회로기판은 본딩 시트; 및 상기 본딩 시트의 양면에 적층 된 상기 연성 동박 적층판을 구비하되， 상기 연성 동박 적층판의 DLC층이 본딩 시 트의 표면에 접촉한다.
【유리한 효과】
본 발명에 따른 연성 동박 적층판은 동박의 광택면 위에 나노 질화층을 통 해 DLC층이 적층됨으로써， 동박과 DLC층 간의 밀착력이 향상되어 기계적, 화학적으 로 안정적일 뿐만 아니라， DLC충의 두께가 얇더라도 전기 절연성 및 방열성이 모두 우수하다.
또한， 본 발명의 연성 동박 적층판이 적용된 인쇄회로기판의 경우， 인쇄회 로기판 내 본딩 시트의 두께가 얇더라도 전기 절연성 및 방열성이 우수하다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 본 발명에 따른 연성 동박 적층판의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 단면도이다.
도 3은 실험예 1에 따라 각 샘플의 절연 파괴전압을 측정하는 모습을 나타 낸 사진이다.
도 4는 실험예 1에서 절연 파괴전압 측정 후의 대조샘플 2의 모습을 나타낸 사진이다ᅳ
도 5는 실험예 1에서 절연 파과전압 측정 후의 대조샘플 3의 모습을 나타낸 사진이다.
도 6은 실험예 1에서 절연 파괴전압 측정 후의 샘플 1의 모습을 나타낸 사 진이다.
도 7은 실험예 3에 따라 열 확산 능력 측정시 각 샘플의 Heat Source 부위 와 k type 열전대 (thermocouple) 부위를 나타낸 그림이다.
** ᅵ도면 부호의 간단한 설명 **
10： 연성 동박 적층판， 11: 동박，
12： 나노 질화층， . 13: DLC층,
20: 본딩 시트
【발명의 실시를 위한 형태】 이하， 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 연성 동박 적층판으로서, 동박의 광택면에 나노 질화층을 통해
DLC층 (diamond— like carbon layer)을 적층시키는 것을 특징으로 한다. 이로써， 본 발명의 연성 동박 적층판은 동박과 DLC층 간의 밀착력이 향상되어 기계적, 화학적 으로 안정적일 뿐만 아니라， 두께가 얇은 DLC층이 적층되더라도 전기 절연성 및 방 열성이 모두 우수하다. 따라서， 본 발명의 연성 동박 적층관이 적용된 인쇄회로기 판의 경우, 종래 연성 동박 적층판을 이용한 인쇄회로기판과 달리, 인쇄회로기판 내 본딩 시트의 두께가 얇더라도 두께 방향의 전기 절연성 저하가 없을 뿐만 아니 라, 본딩 시트의 두께가 얇아짐으로써 열 임피던스가 줄어들기 때문에 방열성이 우 수해진다. 더불어， 상기 연성 동박 적층판의 DLC층 및 본딩 시트로 인해서 회로 내 부품간의 전자기파나 주파수의 간섭 현상이 최소화될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연성 동박 적층판의 단면도로， 상기 연성 동박 적층 판 (10)은 동박 (11)， 나노 질화층 (12) 및 DLC층 (13)을 포함한다. 이때， 나노 질화 층 (12) 및 DLC층 (13)은 동박의 광택면 위에 순차적으로 적층되어 있다.
상기 동박 (11)은 알루미늄박보다 열 전도도가 우수하여 연성 동박 적층판의 방열성을 부여할 수 있을 뿐만 아니라, 가공성 등의 기계적 물성도 우수하다. 또 한， 상기 동박 (11)은 알루미늄박보다 전기 전도성 및 최종 회로 형성시 부착력 등 에 있어 더 우수하고, 나아가 알루미늄박과 달리 인쇄회로기판의 제조시 당 업계에 알려진 금속 에칭 공정 등에 적합하다. 이러한 동박의 예로는 압연 동박 또는 전 해 동박이 있다.
이때， 상기 동박 (11)의 표면은 적어도 일면이 광택면 (glossy side)인 것이 바람직하다. 만약， 나노 질화층 (12) 및 DLC층 (13)이 동박의 무광택면에 순차적으 로 적층될 경우， 동박의 일부 표면이 나노 질화층이나 DLC층으로 코팅되지 않고 노 출될 수 있어 전기 절연성이 저하될 수 있고， 또한 나노 질화층이나 DLC층의 두께 가 균일하지 않아 기계적 안정성이 저하될 수 있다. 따라서， 기계적 안정성 및 전 기 절연성 향상을 위해서， 나노 질화층 (12) 및 DLC층 (13)이 동박의 광택면에 형성 되는 것이 바람직하다. 이러한 광택면의 광택도는 특별히 한정되지 않으나, 60 ° 측정을 기준으로 40 내지 89일 경우， 기계적 안정성 및 전기 절연성이 더 향상될 수 있다.
상기 동박 (11)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 약 8 내지 150 urn범위일 경우 방열 특성이 더 향상될 수 있다.
본 발명의 연성 동박 적층판 (10)은 전술한 동박 (11)의 광택면에 적층된 나 노 질화층 (12)을 포함한다.
상기 나노 질화층 (12)은 풀라즈마 에너지에 의해 질소가 나노 크기 원자 상 태로 되고， 이러한 질소 원자가 동박의 표면에 흡착하여 나노 크기의 질화물로 형 성 성장함으로써 형성된다. 이러한 나노 질화충 (12)은 DLC층의 형성시 DLC층 형성 반응물과 반응하여 분체를 형성하지 않기 때문에， 분체로 인한 코팅 불량이나 밀착 력, 품질 저하가 발생하지 않아 제품 수명이 향상될 수 있다. 또한, 나노 질화층
(12)은 동박 (11)과 DLC층 (13) 간의 밀착력을 증진시켜 DLC층의 박리를 방지하며， 이로 인해 기계적 안정성이 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 연성 동박 적층판의 전기 절연성 및 방열성이 더 향상될 수 있다.
상기 나노 질화층 (12)은 전술한 바와 같이 나노 크기의 질화물로 형성되는 데， 나노 질화처리시 처리 조건에 따라 다양한 크기의 질화물이 형성될 수 있다. 다만， 나노 질화층 (12)이 크기 (입경)가 10 내지 50 ran인 나노 질화물로 형성될 경 우, 동박 (11)과 DLC층 (13) 간의 밀착력이 더 향상될 수 있다. 이때， 상기 질화물 은 특별히 제한되지 않으며, 나노 질화처리시 반응가스의 종류에 따라 달라지는데, 예를 들어 CuN등일 수 있다.
상기 나노 질화층 (12)의 두께는 특별히 한정되지 않으나， DLC층에 대한 두 께 비을이 약 0.0034 내지 1， 바람직하게는 약 0.2 내지 0.3일 경우， 동박 (11)과 DLC층 (13) 간의 밀착력이 더 향상될 수 있다.
본 발명의 연성 동박 적층판 (10)은 전술한 나노 질화층 (12)의 표면 위에 적 층된 M 층 (13)을 포함한다.
상기 DLC층에서 다이아몬드상 카본 (diamond- like carbon, DLC)은 탄소로 이 루어진 물질로서， 혹연이나 다이아몬드와 달리 비정질 구조이며， sp1, sp2, sp3 결 합이 흔재되어 있다. 이러한 DLC는 비저항이 높고, 열 발산 및 방출 능력이 우수 하며， 압축웅력이 높기 때문에 DLC로 이루어진 DLC층 (13)은 전기 절연성 및 방열성 이 우수할 뿐만 아니라， 기계적인 강건성 및 내구성이 우수하기 때문에 층의 두께 가 얇더라도 층에 크랙 (crack)이 덜 발생한다. 따라서， DLC층 (13)을 포함하는 연 성 동박 적층판은 두께 방향의 전기 절연성이 우수할 뿐만 아니라， 방열성도 우수 하고, 이로 인해서 적용된 구조물 /제품의 수명도 증가될 수 있다. 또한， 상기 DLC 층의 두께가 얇더라도 전기 절연성 및 방열성이 저하되지 않기 때문에, 보다 얇은 연성 동박 적층판을 제조할 수 있고, 나아가 보다 얇고 컴팩트한 인쇄회로기판을 제조할 수 있다.
상기 DLC층 (13)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 약 0.1 내지 5 ί/m 범위， 바람직하게는 약 0.3 내지 3 皿 범위일 수 있다.
전술한 연성 동박 적층판은 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어， 상기 연성 동박 적층판은 동박 표면에 나노 질화층을 형성하는 단계; 및 상기 나노 질화층에 DLC층을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조 될 수 있다.
먼저, 동박 (11) 표면을 나노 질화처리하여 동박 표면에 나노 질화층을 형성 한다 (이하, 'S100').
예를 들어， 챔버의 압력 및 온도를 각각 소정의 수치로 유지하면서 동박에 필스형 바이어스 전압을 인가한 채로, 챔버 내부에 질소 (N2) 및 수소 (¾)를 투입하 면, 동박 표면이 나노화된 상태로 질화처리되어 동박 표면에 나노 질화층이 형성된 다.
상기 챔버의 압력 및 온도는 특별히 한정되지 않으나, 상기 챔버의 압력을 약 0.05 내지 0.1 torr로 유지하고， 챔버 온도를 약 450 °C 이하, 바람직하게는 약 410 내지 450 °C로 유지할 경우, 나노 질화처리 속도를 향상시켜 공정 시간올 단축 시킬 수 있다.
또， 상기 필스형 바이어스 전압으로는 DC, Pulse DC, RF가 있고, 이때 상기 필스형 바이어스 전압은 주파수, Duty, 양전압의 3개 변수를 가변하여 유지할 수 있다. 여기서, 상기 주파수 (필스 주파수)는 기본적으로 음전압의 펄스를 주기적으 로 내보내는시간에 따른 파형의 수를 의미하고, Duty는 동 주파수에 음전압 및 양 전압의 인가 시간을 의미하는 것으로， 특히 Pulsed DC 전원의 경우 인가 주파수 1 ~ 1000 kHz 범위 내에서 변화하여 음전압의 폭인 Duty 변화를 주어 공정을 실시할 수 있고， 그 이상의 주파수에서도 공정의 실시가 가능하다. 또한， 하기 DLC층의 형성시, 대칭 및 비대칭 필스를 인가해야 하는데， 비대칭 펄스는 0 ~ 500 V 범위의 양전압을 변화하여 공정을 실시하며， 그 이상의 양전압을 인가할 수 있다. 또， 상기 질소 (N2) 가스의 투입량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 약 70 ~ 130 sccm일 수 있다. 본 발명의 일례에 따르면, 상기 질소의 투입량은 약 100 sccm일 수 있다.
또， 상기 수소 (¾) 가스의 투입량은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 270 ~ 330 sccm일 수 있다. 본 발명의 일례에 따르면, 상기 수소의 투입량은 약 300 sccm일 수 았다.
또한, 상기 질소 가스와 수소 가스의 흔합 비율은 특별히 한정되지 않으며， 예를 들어 1 ： 2 ~ 4 몰비율일 수 있다. 본 발명의 일례에 따르면, 질소 가스와 수소 가스의 흔합 비율은 1 ： 3 몰비율일 수 있다.
이후, 상기 S100에서 형성된 나노 질화층에 DLC층을 형성한다 (이하，
'S200').
예를 들어, 상기 S100 이후, 챔버의 압력을 소정의 수치로 유지시키고， 챔 버 온도를 소정의 수치로 낮춘 다음， 펄스형 바이어스 전압을 인가한 채로， 상기 챔버 내부에 Ar, ¾， 탄화수소계 화합물， TMS 및 N¾를 투입하면， 상기 나노 질화 층 (12) 표면에 DLC층이 형성된다.
상기 챔버의 압력 및 온도는 특별히 한정되지 않으나, 상기 챔버의 압력을 약 1.8 내지 2 torr로 유지하면서, 챔버 온도를 약 400 °C 이하, 바람직하게는 약 350 내지 400 °C로 낮출 경우， 반웅물 간의 반응속도를 더 향상시켜 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
또, 상기 아르곤 (Ar) 가스의 투입량은 특별히 한정되지 않으나， 약 100 ~ 00 sccm일 경우， 반응물 간의 반응속도를 더 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 수소 (¾) 가스의 투입량은 특별히 한정되지 않으며， 예를 들어 약 370 ~ 430 sccm일 수 있다. 본 발명의 일례에 따르면， 수소 가스의 투입량은 약 400 sccm일 수 밌다.
상기 탄화수소계 화합물로는 C2¾, CH4, C5H6등이 있으나， 이에 한정되지 않 는다. 이러한 탄화수소계 화합물의 투입량은 특별히 한정되지 않고， 예를 들어 약 200 ~ 1000 sccm일 수 있다.
또， 상기 TMS의 투입량은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 5 ~ 10 sccm일 수 있다.
또한， 상기 N¾의 투입량은 특별히 제한되지 않으나, 탄화수소계 화합물의 투입량을 고려하여 조절하는 것이 적절하다. 예를 들어， 상기 N¾는 탄화수소계 화합물의 투입량 대비 약 1.3 ~ 5 중량 %일 수 있다.
한편， 본 발명은 전술한 연성 동박 적층판을 포함하는 인쇄회로기판을 제공 한다. 상기 연성 동박 적층판올 포함하는 인쇄회로기판은 종래 연성 동박 적층판 을 이용한 인쇄회로기관과 달리, 인쇄회로기판 내 본딩 시트의 두께가 얇더라도 두 께 방향의 전기 절연성 저하 없이 열이 효과적으로 확산되고 방출될 수 있으면서 회로 내 부품간의 전자기파나주파수의 간섭 현상이 최소화될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일례에 따른 인쇄회로기판의 단면도로， 상기 인쇄회로기 판은 본딩 시트 (20); 및 상기 본딩 시트 (20)의 양면에 각각 적층된 전술한 연성 동 박 적층판 (10)을 포함하는데， 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 연성 동박 적층 판 (10)의 DLC충 (12) 표면이 본딩 시트 (20)의 표면과 접촉한다. 즉， 상기 인쇄회로 기판은 동박 (11); 및 상기 동박의 표면 위에 순차적으로 적층된 나노 질화층 (12)， DLC층 (13)， 본딩 시트 (20)， DLC층 (13), 나노 질화층 (12) 및 동박 (11)을 포함한다. 상기 본딩 시트 (20)는 양측의 동박을 접착시킴으로써 연성 동박 적층판을 다층으로 적층시킨다 .
상기 본딩 시트 (20)의 재료는 접착성 (점착성) 및 전기 절연성을 가진 물질 로서 열， 수분 또는 광 조사에 의해 경화될 수 았는 것이라면， 특별히 제한되지 않 는다. 예를 들어， 아크릴 수지, 에폭시 수지， 우레탄 수지， 실리콘 수지 등의 고 분자 수지나， 이러한 고분자 수지에 무기 층진제를 포함하는 수지 조성물 등이 있 다.
상기 무기 층진제로는 방열 특성을 향상시킬 수 있고， 나아가 본딩 시트와 DLC층 간의 열팽창계수 (coefficient of thermal expansion: CTE) 차이를 감소시킬 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으며， 예를 들어 A1203, A1N, BN, MgO, SiC, BeO등이 있다. 이러한 무기 층진제의 함량은 특별히 한정되지 않으며， 고분자 수 지 100중량부 대비 약 10내지 20중량부일 수 있다.
이러한 재료로 된 본딩 시트의 형태는 열 또는 빛 조사 등에 의한 후경화되 는 필름 형태일 수 있고, 또는 접착제 (점착제)나 테이프일 수 있다. 예를 들어， 실리콘 /아크릴계 감압성 점착제 등이 있다.
상기 본딩 시트 (20)의 두께는 특별히 제한되지 않으며， 예를 들어 10 내지
100 범위일 수 있다. 다만， 일반적으로 본딩 시트의 두께가 두꺼울수록 열 임 피던스가 높아지고, 본딩 시트의 두께가 얇을수록 열 임피던스가 낮아진다. 따라 서， 종래에는 효과적으로 열을 확산시키고 방출하기 위해 본딩 시트의 두께를 두껍 게 조절한다. 반면, 본 발명에 따른 인쇄회로기판은 연성 동박 적층판의 DLC층 (13)을 통해 열이 확산되고 방출될 수 있기 때문에, 본딩 시트의 두께가 얇더라도 방열성이 우수하다. 이때, 상기 DLC층에 대한 본딩 시트의 두께 비율 (DLC층 /본딩 시트)이 0.05 내지 1.0 범위일 경우， 열 임피던스가 0.01 내지 0.5 °C-cm2/ 정도 로 인쇄회로기판이 얇고 컴팩트하면서 더 우수한 방열성을 가질 수 있다.
상기 본딩 시트 (20)의 내열 접착력은 특별히 한정되지 않으나, 당 업계의 솔더링 공정 (예컨대, 250 °C, 1분 이상)에서 안정적으로 접착 상태를 유지할 수 있 는 정도인 것이 바람직하다. 이하， 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단， 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명은 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
1-1. 연성 동박 적층판의 제조
챔버의 압력을 약 0.05 ~ 0.1 torr로 유지하고， 챔버 은도를 약 450 °C 이 하로 유지하면서, 동박에 필스형 바이어스 전압을 인가한 채로, 챔버 내부에 100 sccm의 질소 (N2) 및 300 sccm의 수소 (¾)를 1 ： 3의 몰비율로 투입하여 동박 표면 을 나노 질화처리함으로써 , 동박 표면에 나노 질화층을 형성하였다.
이후, 챔버의 압력을 1.8 ~ 2 torr로 유지시키고， 챔버 온도를 약 400 °C 이하로 낮춘 다음， 필스형 바이어스 전압을 인가한 채로， 챔버 내부에 100 ~ 400 sccm의 Ar, 400 sccm의 ¾, 200 ~ 1000 sccm의 탄화수소계 화합물， 5 ~ 10 sccm의 TMS 및 NH3를 투입하여 나노 질화층 표면에 DLC층을 형성하여 , 연성 동박 적층판을 제조하였다.
1-2. 인쇄회로기판의 제조
실시예 1-1에서 제조된 연성 동박 적층판을 이용하여 당 업계에 알려진 과 정에 따라 인쇄회로기판을 제조하였다.
구체적으로， 전단 공정 (Shearing), CNC 드릴 공정, PTH(Plating Through Hole) 공정， 드라이 필름 적층 (Dry Film Lamination) 공정， 노광 (Exposure) 공정， 현상 (Development) 공정， 에칭 (Etching) 공정, 드라이 필름 제거 (Dry Film Stripping) 공정， 핫 프레스 (Hot press) 공정, 전처리 (Pre-treatment) 공정, 테스 팅 (Testing) 공정 및 펀칭 (Punching) 공정을 통해 실시예 1-1에서 제조된 연성 동 박 적층판을 구비하는 인쇄회로기판을 제조하였다. 이때， 각 공정의 조건은 당 업 계에 알려진 바와 동일하였다.
<실험예 1> - 절연 파괴전압측정
본 발명에 따른 연성 동박 적층판을 인쇄회로기판에 적용시 절연 성능을 확 인하기 위해서, 도 3에 도시된 바와 같이， HUBBELL사의 HIP0TR0NICS(970 System Control + AC Dielectric Test Set)을 이용하여 하기 샘플 1 및 대조샘플 1 ~ 3에 대하여 전압을 0.5 kV/s와 비율로 상승시켜 절연 파괴전압을 측정하였다. 측정 결 과는 하기 표 1 및 도 4 내지 6에 나타내었다. 여기서， 사용된 DCT는 양면 테이프 (PET film carrier product)로 두께가 48~49 /m이었고, 미처리된 동박 (Cu)의 두께 는 36~38 이었으며, A는 실시예 1-1에서 제조된 연성 동박 적층판이었다.
- 샘플: 실시예 1-1에서 제조된 연성 동박 적층판을 DCT의 양면에 각각 적 층한 적층체 (두께: 128~129 urn, 동박과 DCT의 두께 합: 88~91 μαι)
- 대조샘플 1: 테프론 필름 (두께: 147-149 ΙΜ, 흰색)
- 대조샘플 2: Cu/DCT/Cu (두께: 12CKL22 m, Cu와 DCT의 두께 합: 81~84 im)
- 대조샘플 3: Cu/DCT/A (두께: 128~132 ^(단 , 요철 부위의 최대 두께: 150 μιη), Cu와 DCT의 두께 합: 86~92 皿) 【표 1]
Figure imgf000014_0001
표 1에서 알 수 있는 바와 같이， 샘플 1의 경우， 대조샘플 1(테프론 필름) 에 비해 절연 파괴전압이 낮았으나， 절연 파괴전압이 높았다. 특히， 샘플 1의 절 연 파괴전압은 대조샘플 2(Cu/DCT/Cu)에 비해 약 20 % 이상 높았다.
이로써 본 발명에 따른 연성 동박 적층판이 우수한 전기 절연성을 발휘함 으로 확인할 수 있었다.
<실험예 2> -표면 전기 저항측정
본 발명에 따른 연성 동박 적층판의 전기 전도도 및 전기 절연성능을 확인 하기 위하여， KEITHLEY사의 580 Micro—Ohmmeter를 이용하여 하기 샘플 2 및 대조샘 플 4 ~ 5의 표면 전기 저항 (mffi/sq)을 측정하였다. 측정 결과를 하기 표 2에 나타 내었다. 하기 표 2에서 0L은 한계 초과를 의미한다.
- 대조샘플 4: 미처리된 동박 (두께: 37 , 전해동: 광택면 /무광택면) - 대조샘플 5: 무광택면 (Matte side, MS)에 DLC가 코팅된 동박 (두께: 37~38 )
- 샘플 2: 광택면 (Glossy side, GS)에 DLC가 코팅된 동박 (두께: 37~38 m 【표 2]
Figure imgf000015_0001
측정 결과， 샘플 2나 대조샘플 5 모두， DLC가 코팅되지 않은 표면의 전기 저항은 대조샘플 4와 같이 낮았으나， DLC가 코팅된 표면의 전기 저항은 높았다. 다만， 대조샘플 5의 경우， DLC가 코팅된 무광택면 측의 평균 표면 전기 저항이 211.5 mQ/sq로， 전기를 완전히 차단하지 못하였다. 이는 DLC가 박막 형태로 동박 표면에 코팅되는데， 동박의 표면이 거칠 경우， 동박의 거친 표면을 DLC가 완전히 덮지 못하여 동박의 일부 표면이 노출됨으로써 전기 전도도에 영향을 미친 것으로 추정되었다. 이와 달리， 샘플 2의 경우, DLC가 코팅된 광택면 측의 표면 전기 저 항은 한계를 초과하여 측정 불가능하였으며， 이는 DLC가 코팅된 광택면 측으로 전 기가 전혀 통하지 않는 것을 확인하였다.
이로부터 본 발명에 따라 DLC층을 동박의 광택면 측에 적층시킬 경우， 전기 절연성이 향상될 수 있다는 것을 알 수 있었다. <실험예 3> - 열 확산능력 측정
본 발명에 따른 연성 동박 적층판의 방열성을 다음과 같이 확인하였다.
Kept one Heater (크기: 25 mm X 25隱， 저항: 50 Ω)를 이용하여 하기 샘플 3 및 대조샘플 5 ~ 6에 각각 동일한 전류 0.2 A를 인가하였을 때 발생하는 열을 각 샘플이 얼마나 잘 확산시키는지를 확인하기 위해서, 도 7에 도시된 바와 같이 Heat Source 부위와 k type 열전대 (thermocouple) 부위의 온도를 측정하였다. 측정 결 과를 하기 표 4에 나타내었다. 여기서， 사용된 TM-6725A은 3M사의 방열 양면 테이 프로서, 두께가 0.5 贿이었고, 미처리된 동박은 전해동박 (광택면 /무광택면) (이하， 'Cu')으로 두께가 37 이었으며, 무광택면에 DLC가 코팅된 동박 (이하， Ά 적층체 ')은 두께가 37~38 이었고, 광택면에 DLC가 코팅된 동박 (이하， 'B 적층체')은 두 께가 37~38 이었으며， 하기 샘플 및 대조샘플의 크기는 25 删 X 150 誦이었다. 하기 샘플 3과, 대조샘플 5 및 6의 실제 두께는 각각 표 3에 나타낸 바와 같다.
- 샘플 3: B 적층체 /TM-6725A/B 적층체
- 대조샘플 5: A 적층체 /TM-6725A/A 적층체
- 대조샘플 6: Cu/TM-6725A/Cu
【표 3】
Figure imgf000016_0001
【표 4】
Figure imgf000016_0002
실험 결과， 샘플 3, 대조샘플 5 및 대조샘플 6의 순으로 열적 프로파일이 낮아졌다. 즉, 샘플 3의 열 확산 능력이 가장 우수하였다.
이로부터 본 발명에 따른 연성 동박 적층판은 방열성이 우수하다는 것을 알 수 있었다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
적어도 일면이 광택면인 동박;
상기 동박의 광택면에 형성된 나노 질화층; 및
상기 나노 질화층 위에 형성된 DLC층 (diamond- like carbon layer)을 포함하 는 연성 동박 적층판.
【청구항 2】
제 1항에 있어서，
상기 DLC층에 대한 나노 질화층의 두께 비율이 0.0034 내지 1 범위인 것이 특징인 연성 동박 적층판.
【청구항 3】
제 1항에 있어서,
상기 나노 질화층은 입경이 10 내지 50 ran인 나노 질화물로 형성되어 있는 것이 특징인 연성 동박 적층판.
【청구항 4】
제 1항에 있어서,
상기 동박의 광택면은 광택도 (60 0 측정기준)가 40 내지 89인 것이 특징인 연성 동박 적층판.
【청구항 5】
제 1항에 있어서,
상기 DLC층의 두께가 0.1 내지 5 범위인 것이 특징인 연성 동박 적층판.
【청구항 6】 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 연성 동박 적층판을 구비하는 인 쇄회로기판.
【청구항 7]
제 6항에 있어서,
본딩 시트; 및
상기 본딩 시트의 양면에 각각 적층된 상기 연성 동박 적층판
을 구비하되，
상기 연성 동박 적층판의 DLC층이 본딩 시트의 표면에 접촉하는 것이 특징 인 인쇄회로기판.
【청구항 8】
제 7항에 있어서,
상기 DLC층에 대한 본딩 시트의 두께 비율이 0.05 내지 1 범위인 것이 특징 인 인쇄회로기판.
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