KR100707056B1 - 폴리이미드계 연성 동박 적층판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연성 인쇄 회로 기판을 제조하기 위한 폴리이미드계 연성 동박 적층판에 관한 것이다. 폴리이미드계 연성 동박 적층판은 차례로 구리 포일, 열경화성 폴리이미드층, 열가소성 폴리이미드층, 열경화성 폴리이미드층, 그리고 구리 포일로 이루어진다. 본 발명은 또한 폴리이미드계 연성 동박 적층판을 제조하는 방법에 관한 것이다. 먼저 열경화성 폴리이미드로 코팅된 구리 포일 구조를 형성하고 그 후, 상기 구조를 가진 두 개의 열경화성 폴리이미드층이 열가소성 폴리이미드에 의해 서로 부착된다. 최종적으로, 압착 공정과 경화 공정 후에 본 발명에 따른 폴리이미드계 연성 동박 적층판이 형성된다.

Description

폴리이미드계 연성 동박 적층판 및 그 제조 방법 {Polyimide based flexible copper clad laminates and method of producing the same}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 폴리이미드계 연성 동박 적층판의 측단면도이다.

본 발명은 폴리이미드계 연성 동박 적층판에 관한 것으로서, 더욱 바람직하게는 본 발명은 연성 인쇄 회로 기판을 제조하기 위한 폴리이미드계 연성 동박 적층판에 관한 것이며 또한 그러한 폴리이미드계 연성 동박 적층판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

폴리이미드계 연성 동박 적층판은 랩탑 컴퓨터, 휴대폰, PDA, 그리고 디지털 카메라와 같은 수많은 전자 제품에 광범위하게 적용되는 연성 인쇄 회로 기판을 제 조하는데 주로 사용된다. 전자 제품의 디자인이 점점 더 가볍고, 얇고, 작은 제품을 추구하는 추세이므로 연성 인쇄 회로 기판도 가볍고, 얇고 그리고 작은 폴리이미드계 연성 동박 적층판을 필요로 한다.

종래의 연성 인쇄 회로 기판을 제조하는 공정에서는, 폴리이미드 필름을 구리 포일(copper foil)에 접착할 때 접착제를 사용한다. 그 후 적층 공정(laminating process)을 거치게 되며 포토레지스트 코팅, 노광, 현상 그리고 습식 에칭 공정을 거쳐 구리 포일은 사전에 설계된 회로 패턴을 형성한다. 종래 연성 인쇄 회로 기판에는 한 층의 구리 포일만이 있으므로 회로의 배치는 매우 조밀하고 복잡해서 전자 제품이 좀 더 높은 속도와 좀 더 나은 성능을 필요로 할 때 크로스 토크(cross talk)가 발생한다. 크로스 토크는 폐회로의 서로 밀접한 경로들 사이에서의 상호 유도 (mutual inductance)에 의해 발생한 전압 노이즈이다. 즉, 한 회로의 교류 전류에 의해 발생된 자기장 변화가 인접 회로에 위조 신호(spurious signal)를 발생케 한다. 크로스 토크는 회로들 사이의 신호 전송에 악영향을 미치며, 고밀도 배치 회로(high density layout)에서는 그런 현상이 더 두드러진다. 따라서 구리 포일 단일층을 가지는 종래의 연성 인쇄 회로 기판은 한계가 있다.

연성 인쇄 회로 기판에 더욱 조밀한 회로를 필요로 하는 최신 전자 제품들의 사양을 충족하는 동시에, 크로스 토크를 제거하기 위해서, 두 개의 구리 포일층을 가진 양면 폴리이미드 구리 포일 적층판(double-sided polyimide copper foil laminate)이 개발되었다. 상기 양면 디자인은 더 많은 회로를 수용하며, 따라서 더욱 조밀한 회로의 구현을 가능케 한다. 종래의 양면 폴리이미드계 연성 동박 적층 판은 차례로 구리 포일, 열가소성 폴리이미드층 , 열경화성 폴리이미드층, 열가소성 폴리이미드층 및 구리 포일로 구성된다

종래의 양면 폴리이미드 구리 포일 적층판은 일반적으로 층위에 층을 층층이 쌓음으로써 만들어진다. 먼저, 열가소성 폴리이미드층을 구리 포일 위에 형성하고 그 다음 열경화성 폴리이미드층을 상기 열가소성 폴리이미드층 위에 형성한다. 그 후에 상기 열경화성 폴리이미드층 위에 또 하나의 열가소성 폴리이미드층을 형성한다. 마지막으로 또 하나의 구리 포일을 상기 열가소성 폴리이미드층 위에 형성한다. 이와 같은 적층 공정 후에 종래의 양면 폴리이미드계 연성 동박 적층판이 형성된다.

종래의 양면 폴리이미드계 연성 동박 적층판을 제조하는 또 다른 방법은 열가소성 폴리이미드층으로 열경화성 폴리이미드 필름의 양면을 코팅하는 것이다. 베이킹(baking) 공정 후 구조는 차례로 열가소성 폴리이미드층, 열경화성 폴리이미드 필름, 그리고 열가소성 폴리이미드층으로 이루어진다. 마지막으로 그 구조의 양 표면에 구리 포일을 형성하기 위해 열압착 공정이 고온, 고압에서 이루어진다.

종래의 제조 방법은 코팅 공정과 압착 공정을 반복적으로 행해야 하며, 이와 같은 공정은 복잡하고 시간이 많이 소비된다. 게다가, 종래의 양면 폴리이미드계 연성 동박 적층판은 두 개의 열가소성 폴리이미드층을 포함한다. 열가소성 폴리이미드의 안정성과 조절성이 열경화성 폴리이미드보다 훨씬 떨어지므로 공정에서의 한가지 실수는 생산 수율에서의 급격한 감소를 가져온다. 종래에 있어서 양면 폴리이미드계 연성 동박 적층판의 수율은 약 70%정도 되는데 그것은 제조자에게는 큰 손실이다. 더욱이 종래 방법을 사용할 경우 열경화성 폴리이미드층의 두께 조절이 쉽지 않다. 종래 방법으로 얻을 수 있는 가장 얇은 두께는 25 micron이므로 종래 방법으로 제조된 양면 폴리이미드 구리 포일 적층판은 초박막 제품의 요구를 충족시킬 수 없다. 앞서 말한 이유들로 인해 더 얇은 제품 생산과 수율 증대를 위해서는 더 발전적인 방법이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서 연성 인쇄 회로 기판을 제조하기 위한 폴리이미드계 연성 동박 적층판을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 그러한 폴리이미드계 연성 동박 적층판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 제1 구리 포일과 그 위에 놓여진 제1 열경화성 폴리이미드층; 제2 구리 포일과 그 위에 놓여진 제2 열경화성 폴리이미드층; 그리고 제1 및 제2 열경화성 폴리이미드층이 열가소성 폴리이미드층에 의해 서로 부착되어 있는 구성을 가진 폴리이미드계 연성 동박 적층판을 제공한다. 열경화성 폴리이미드층을 형성하기 위해, 방향족 테트라카르복실릭 디안하이드리드(aromatic tetracarboxylic dianhydrides)와 방향족 디아민 (aromatic diamines)을 다른 비율로 혼합하여 폴리아믹 산(polyamic acid, PAA) 용액을 제조한다. 그리고 폴리아믹 산 용액을 구리 포일 위에 가한 후, 열을 가하여 구리 포일 위에 열경화성 폴리이미드층을 제조한다. 그렇게 해서 본 발명의 폴리이미드 구리 포일 적층판이 제조된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 구리 포일, 열경화성 폴리이미드층, 열가소성 폴리이미드층, 열경화성 폴리이미드층 및 구리 포일을 차례대로 포함하는 폴리이미드계 연성 동박 적층판을 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다. 먼저, 방향족 테트라카르복실릭 디안하이드리드와 방향족 디아민을 극성 애프로틱 용매(polar aprotic solvent)에 용해시켜 폴리아믹 산 용액을 만들고, 상기 폴리아믹 산 용액을 구리 포일 위에 가한 후 열을 가함으로써 구리 포일 위에 열경화성 폴리이미드층을 가진 구조를 형성한다. 다음에 이전 공정에서 형성된 두 개의 열경화성 폴리이미드 구조 층을 열가소성 폴리이미드층으로 서로 부착한다. 마지막으로 압착 공정과 경화 공정을 수행한다.

바람직하게, 본 발명은 상기 방향족 테트라카르복실릭 디안하이드리드가 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실릭 디안하이드리드(3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride), 피로멜리틱 디안하이드리드(pyromellitic dianhydride, PMDA)와 벤조페논테트라카르복실릭 디안하이드리드(benzophenonetetracarboxylic dianhydride)로 구성된 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 폴리이미드계 연성 동박 적층판을 포함한다.

바람직하게, 본 발명은 상기 방향족 디아민이 p-페닐렌디아민(p-phenylenediamine), 옥시디아닐린(oxydianiline), N,N'-디페닐메틸렌디아민(N,N'-diphenylmethylenediamine)과 디아미노벤조페논(diaminobenzophenone)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 폴리이미드계 연성 동박 적층판을 포함한다.

더 바람직하게, 본 발명은 상기 옥시디아날린에 대한 상기 p-페닐렌디아민의 몰 비율이 0.1 내지 10.0인 것을 특징으로 하는 폴리이미드계 연성 동박 적층판을 포함한다.

바람직하게, 본 발명은 구리 포일 적층판의 두께가 0 보다는 크며, 25 ㅁ마마이크로미터(micron) 이하인 것을 특징으로 하는 폴리이미드계 연성 동박 적층판을 포함한다.

본 발명의 폴리이미드계 연성 동박 적층판은 이전에 알려진 폴리이미드 구리 포일 적층판과는 전적으로 다른 구조를 가지고 있다. 본 발명은 반복된 코팅 공정과 적층 공정을 통한 폴리이미드 구리 포일 적층판을 층층이 제조할 필요가 없다. 본 발명은 한번의 간단한 코팅 과정으로 단층 폴리이미드 구리 포일 적층판, 즉 구리 포일 위에 열경화성 폴리이미드층을 가진 구조를 제조한다. 이어서 두 개의 단층 폴리이미드계 연성 동박 적층판은 열가소성 폴리이미드에 의에 결합되어 본 발명의 양면 폴리이미드계 연성 동박 적층판을 형성한다. 본 발명의 양면 폴리이미드계 동박 적층판은 오직 한층의 열가소성 폴리이미드로 이루어지므로 크기의 안정성에 대한 조절이 훨씬 용이하다. 게다가 제조 공정이 간단해서 수율(yield)이 70%에서 80%이상으로까지 증가하여 생산 비용을 낮추는 효과가 있다. 더구나 전체 폴리이미드층의 두께는 사양에 따라 조절 가능하다. 놀랍게도 본 발명의 방법을 사용함으로써 폴리이미드계 연성 동박 적층판의 두께는 12.5micron으로 감소할 수 있다. 그 결과 본 발명의 폴리이미드계 연성 동박 적층판은 매우 얇은 전자 제품을 제조 하는데 적합하다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

첨부된 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리이미드계 연성 동박 적층판의 횡단면을 구체적으로 보여준다. 폴리이미드계 연성 동박 적층판은 제1 구리 포일(100), 그 구리 포일(100)위에 놓여진 제1 열경화성 폴리이미드층(110), 상기 제1 열경화성 폴리이미드층(110) 위에 놓여진 열가소성 폴리이미드층(120), 상기 열가소성 폴리이미드층(120) 위에 놓여진 제2 열경화성 폴리이미드층(130), 그 제2 열경화성 폴리이미드층(130) 위에 놓여진 제2 구리 포일(140)로 이루어진다.

전술한 폴리이미드계 연성 동박 적층판을 제조하는 방법은 다음 단계들로 이루어진다. 단계(a)에서, 열경화성 폴리이미드층이 구리 포일 위에 형성된다. N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone)이 용제로서 35-50℃에서 반응 탱크에 첨가된다. 그 후 p-페닐렌디아민과 옥시디아닐린이 반응 탱크에 옥시디아닐린에 대한 p-페닐렌디아민의 몰비율이 0.1 내지 10.0, 바람직하게는 1.0 내지 5.0이 되도록 교반상태로 첨가된다. 상기 P-페닐렌디아민과 옥시디아닐린은 N,N'-디페닐메틸렌디아민, 디아미노벤조페논, 또는 다른 방향족 디아민으로 대체 가능하다.

12시간의 교반 과정 후에 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실릭 디안하이드리드가 반응 탱크에 교반상태로 천천히 첨가된다. 상기 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실릭 디안하이드리드는 피로멜리틱 디안하이드리드, 벤조페논테트라카르복실릭 디안하이드리드 또는 다른 방향족 테트라카르복실릭 디안하이드리드로 대체 가능하 다. 8시간 이상의 교반 과정 후에 폴리아믹 산 용액이 얻어지며 그 용액을 구리 포일 위에 뿌리고 열을 가함으로써 구리 포일 위에 열경화성 폴리이미드층이 형성된다.

단계(b)에서는, 상기 단계(a)에서 형성된 두 개의 열경화성 폴리이미드층 구조들이 열가소성 폴리이미드층에 의해 서로 부착된다.

단계(c)에서는, 압착 공정이 고온, 고압에서 행해진다.

단계(d)에서는, 경화 공정이 고온에서 행해진다.

상기 설명한 본 발명의 바람직한 실시예는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석해서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구 범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정과 변형이 가능함은 물론이다. 본 발명은 청구 범위에 의해 명확해질 것이다.

본 발명의 양면 폴리이미드계 동박 적층판은 오직 한 층의 열가소성 폴리이미드로 이루어지므로 크기의 안정성에 대한 조절이 훨씬 용이하다. 게다가 제조 공정이 간단해서 수율이 70%에서 80%이상으로까지 증가하여 생산 비용을 낮추는 효과가 있다. 더구나 전체 폴리이미드층의 두께는 사양에 따라 조절 가능하다. 놀랍게도 본 발명의 방법을 사용함으로써 폴리이미드계 연성 동박 적층판의 두께는 12.5micron으로 감소할 수 있다. 그 결과 본 발명의 폴리이미드계 연성 동박 적층 판은 초박막 전자 제품을 제조하는데 적합하다.

Claims (6)

1. 제1 구리 포일;

   상기 제1 구리 포일 위에 놓여진 제1 열경화성 폴리이미드층;

   상기 제1 열경화성 폴리이미드층 위에 놓여진 제2 열경화성 폴리이미드층;

   상기 제2 열경화성 폴리이미드층 위에 놓여진 제2 구리 포일; 및

   상기 제1 열경화성 폴리이미드층과 제2 열경화성 폴리이미드층의 사이에 개재되어 양층을 서로 접착시키는 열가소성 폴리이미드층;을 포함하는 연성 인쇄 회로 기판 제조용 양면 폴리이미드계 연성 동박 적층판.
2. 제1항에 있어서,

   제1 및 제2 열경화성 폴리이미드층의 재료는 방향족 테트라카르복실릭 디안하이드리드와 방향족 디아민이 중합된 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 폴리이미드계 연성 동박 적층판.
3. 제2항에 있어서,

   상기 방향족 테트라카르복실릭 디안하이드리드는 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실릭 디안하이드리드, 피로멜리틱 디안하이드리드와 벤조페논테트라카르복실릭 디안하이드리드로 구성된 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 폴리이미드계 연성 동박 적층판.
4. 제2항에 있어서,

   상기 방향족 디아민은 p-페닐렌디아민, 옥시디아닐린, N,N'-디페닐메틸렌디아민과 디아미노벤조페논으로 구성된 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 폴리이미드계 연성 동박 적층판.
5. 제4항에 있어서,

   상기 p-페닐렌디아민/옥시디아날린의 몰 비는, 0.1 내지 10.0인 것을 특징으로 하는 폴리이미드계 연성 동박 적층판.
6. 제2항에 있어서,

   상기 구리 포일 적층판의 두께는, 0 보다 크며 25 마이크로미터(micron) 이하인 것을 특징으로 하는 폴리이미드계 연성 동박 적층판.

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