KR101536662B1 - Method of preparing printed circuit board and printed circuit board prepared by the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 섬유강화재가 함침된 절연물로 이루어진 베이스 기판을 제공하는 단계와, 상기 베이스 기판의 적어도 일 면에 도전물을 배치하는 단계와, 상기 베이스 기판에 전자빔을 조사하여 상기 베이스 기판 상에 제1 도전층을 형성하는 단계를 구비하는 인쇄회로기판의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 인쇄회로기판을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device comprising the steps of: providing a base substrate made of an insulating material impregnated with a fiber reinforcement; disposing a conductive material on at least one surface of the base substrate; irradiating the base substrate with an electron beam, And forming a conductive layer on the printed circuit board, and a printed circuit board manufactured by the method.
Description
본 발명은 인쇄회로기판의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조된 인쇄회로기판에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a printed circuit board and a printed circuit board manufactured by the method.
종래 인쇄회로기판은 절연체 양면에 동박을 고온 고압 하에서 접착하였다. 일반적으로 절연체로 에폭시(Epoxy)가 사용되며, 에폭시를 경화시키기 위해 경화제가 사용되었다. 경화제가 포함된 에폭시에 열처리를 가하면 분자 수가 증가한다. 이때 에폭시 기능단(epoxy functional group)에서 에폭시 링(epoxy ring)이 오픈(open)되어 크로스 링크 밀도(cross link density)가 증가되어 경화가 이루어진다. 상기 경화제로는 아민 경화제, 페놀 경화제가 사용된다. Conventional printed circuit boards have bonded copper foils on both sides of an insulator under high temperature and high pressure. Epoxy is generally used as an insulator, and a curing agent is used to cure the epoxy. Heat treatment of epoxy containing curing agent increases the number of molecules. At this time, in the epoxy functional group, the epoxy ring is opened to increase the cross link density and cure. As the curing agent, an amine curing agent and a phenol curing agent are used.
상기 경화제와 같은 유기 용제는 환경 오염을 유발하며, 유가 상승으로 유기 용제의 가격이 상승하여 제품 단가가 상승하는 문제점이 있었다. The organic solvent such as the curing agent causes environmental pollution, and the price of the organic solvent increases due to a rise in the oil price, thereby increasing the unit price of the product.
본 발명의 주된 목적은 열경화제의 사용없이도 빠른 경화가 가능하며 경화 후 기계적 특성이 향상된 인쇄회로기판의 제조방법을 제공하는 것이다.The main object of the present invention is to provide a method of manufacturing a printed circuit board which can be rapidly cured without using a heat curing agent and has improved mechanical properties after curing.
본 발명에 관한 인쇄회로기판의 제조방법은, 섬유강화재가 함침된 절연물로 이루어진 베이스 기판을 제공하는 단계와, 상기 베이스 기판의 적어도 일 면에 도전물을 배치하는 단계와, 상기 베이스 기판에 전자빔을 조사하여 상기 베이스 기판 상에 제1 도전층을 형성하는 단계를 구비한다.A method of manufacturing a printed circuit board according to the present invention includes the steps of: providing a base substrate made of an insulating material impregnated with a fiber reinforcement; disposing a conductive material on at least one surface of the base substrate; And forming a first conductive layer on the base substrate.
본 발명에 있어서, 상기 절연물은 광개시제를 더 구비할 수 있다.In the present invention, the insulating material may further comprise a photoinitiator.
본 발명에 있어서, 상기 광개시제는 상기 절연물 중 1 내지 3 중량%로 포함할 수 있다.In the present invention, the photoinitiator may include 1 to 3% by weight of the insulating material.
본 발명에 있어서, 상기 광개시제는 이온형 개시제 또는 라디칼형 개시제일 수 있다.In the present invention, the photoinitiator may be an ion type initiator or a radical type initiator.
본 발명에 있어서, 상기 절연물은 에폭시일 수 있다.In the present invention, the insulating material may be epoxy.
본 발명에 있어서, 상기 전자빔은 20 내지 500 kGy 도즈량으로 조사할 수 있다.In the present invention, the electron beam may be irradiated at a dose of 20 to 500 kGy.
본 발명에 있어서, 상기 전자빔은 베타(β) 선일 수 있다.In the present invention, the electron beam may be a beta (beta) line.
본 발명에 있어서, 상기 전자빔을 조사하는 단계는 산소 분위기, 질소 분위기, 아르곤 분위기, 진공 분위기 및 대기 중 어느 하나에서 행해질 수 있다.In the present invention, the step of irradiating the electron beam may be performed in any one of an oxygen atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, a vacuum atmosphere, and the atmosphere.
본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판은 상기 제조방법에 의해 제조된다.A printed circuit board according to an embodiment of the present invention is manufactured by the manufacturing method.
상기와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 전자 빔을 이용하여 경화함으로써, 유기 용제의 사용에 따른 환경 오염 문제를 감소시킬 수 있으며, 저온에서의 경화가 가능해진다. According to the present invention as described above, the problem of environmental pollution due to the use of an organic solvent can be reduced by curing using an electron beam, and curing at low temperatures becomes possible.
이하, 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나. 본 발명은 이 밖에도 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings. But. The present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity of description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements.
본 발명의 일 실시 예에 관한 인쇄회로기판(100)을 제조하는 방법으로서, 기판 양면에 동박을 형성하는 방법에 대해 예시한다. As a method of manufacturing the printed circuit board 100 according to an embodiment of the present invention, a method of forming copper foils on both surfaces of the substrate will be described.
도 1에 따르면 베이스 기판(101)을 준비한다. 베이스 기판(101)은 절연물을 함침한 섬유 기재를 구비한다.1, a
상기 절연물로 에폭시 수지를 사용할 수 있다. An epoxy resin may be used as the insulating material.
에폭시 수지로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 테 트라브로 모비스페놀 A형 에폭시 수지 등과 같은 2관능 에폭시 수지, 또는 이들의 브롬화 타입, 크레졸노보락형 에폭시 수지 등과 같은 노보락형 에폭시 수지, 또는 이들의 브롬화 타입, 디사이클로펜타디엔형 에폭시 수지, 테트라메닐비페닐형 에폭시 수지 등과 같은 비페닐형 에폭시 수지, 3관능형 에폭시 수지나 4관능형 에폭시 수지 등과 같은 다관능형 에폭시 수지, 하이드로퀴논형 에폭시 수지 등이 있다. 또한 BT (Bismaleimide-Triazine) 수지가 있다. Examples of the epoxy resin include bifunctional epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, tetrabromobisphenol A type epoxy resins, and the like, or brominated type and cresol novolak type epoxy resins thereof, A biphenyl type epoxy resin such as a brominated type, a dicyclopentadiene type epoxy resin, a tetrameneybiphenyl type epoxy resin, etc., a multifunctional epoxy resin such as a trifunctional epoxy resin or a tetrafunctional epoxy resin, a hydroquinone type Epoxy resin and the like. There is also BT (Bismaleimide-Triazine) resin.
<비스페놀 A형 에폭시 수지><Bisphenol A type epoxy resin>
<페놀 노볼락 에폭시 수지>≪ Phenol novolak epoxy resin >
<테트라 페닐 에탄 에폭시><Tetraphenyl ethane epoxy>
<디시클로 펜타디엔 에폭시><Dicyclopentadiene Epoxy>
<비스페놀 A 노볼락 에폭시> <Bisphenol A novolac epoxy>
상기 절연물에 함침되는 섬유강화제로는 유리, 알루미나, 석면, 붕소, 실리카 알루미나 유리, 실리카 유리, 티라노, 탄화규소, 질화규소, 지르코니아 등의 무기 섬유나 아라미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에테르설폰, 카본, 셀룰로오스 등의 유기 섬유 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. Examples of the fiber reinforcing material impregnated in the insulator include inorganic fibers such as glass, alumina, asbestos, boron, silica alumina glass, silica glass, tirano, silicon carbide, silicon nitride and zirconia, aramid, polyetheretherketone, polyetherimide, polyether Sulfone, carbon, cellulose or the like, or a combination thereof.
베이스 기판(101)은 광개시제를 더 포함할 수 있다. 상기 광개시제는 이온형 개시제 또는 라디칼형 개시제일 수 있다. 상기 광개시제는 전자 빔을 조사하는 경우 모노모,올리고모, 자유기가 광 중합하는 것을 개시하는 것으로, 금속층 접착 을 위한 경화 반응 개시를 위한 것이다. 구체적으로 광개시제는 2-메틸-1[4-(메틸티오)페틸]-2-(4-모르포리닐)-1-프로파논,2-벤질-2(디메틸아미노)-1-[4-(4-모르포리닐)페닐]-1-부타논,비스(에타5-2,4-싸이클로펜타디엔-1-일)비스[2,6-디플루오로-3-(1H-피롤-1-일)페닐]티타니움,포스핀 옥시드 페닐 비스(2,4,6-트리메틸 벤조일),벤조인,벤조인 메틸 에테르와 같은 벤조인 알킬 에테르계;2-에틸 안트라퀴논이나 1-클로로안트라퀴논과 같은 안트라퀴논계;이소프로필 티오산톤이나 2,4-디에틸 티오산톤과 같은 티오산톤계;벤조페논이나 4-벤조일 4'-메틸디페닐 술피드와 같은 벤조페논계 등이 사용될 수 있다.The
상기 광개시제는 상기 절연물 중 1 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 상기와 같이 광개시제가 상기 절연물 중 1 내지 3 중량%로 포함되는 경우 베이스 기판(101)은 완전 경화기 이루어진다. 그러나, 상기 광개시제가 1 중량% 미만인 경우에는 베이스 기판(101)이 불완전하게 경화되며, 상기 광개시제가 3 중량%를 초과하는 경우에는 베이스 기판(101)의 유리 전이 온도(glass transition temperature)가 저하되고 내열성이 약화되는 문제점이 있다. The photoinitiator may be included in an amount of 1 to 3% by weight of the insulating material. When the photoinitiator is contained in an amount of 1 to 3% by weight of the insulating material, the
베이스 기판(101)은 절연물에 섬유강화제를 하여 반경화 상태로 제조한 것으로, 프리프레그(prepreg)일 수 있다. 이와 같은 베이스 기판(101)은 섬유강화제 또는 절연물의 탈락이 발생하지 않도록 접착 신뢰성을 확보하여야 한다. 따라서, 베이스 기판(101)은 상기 섬유강화제와 결합하여 베이스 기판(101)에 인장력을 부가적으로 제공하는 재료를 더 포함할 수 있으며, 그 형태 또한 접착 신뢰성을 위해 변형 가능하다. 베이스 기판(101)은 단일층으로 형성될 수 있으며, 또는 겹겹이 쌓 은 복수의 층으로 구성될 수도 있다. The
이와 같은 베이스 기판(101)의 양면에 도전물을 배치한다. 예를 들어, 도전물로서 동박(copper foil)을 사용하여, 라미네이팅 방법으로 배치할 수 있다. 또는 도전성 페이스트들을 스퀴지 방법으로 도포하여 배치할 수도 있다. 상기 도전성 페이스트는 상기 에폭시 수지에 도전 물질로 구리 분말을 혼합한 것을 사용할 수 있다. 상기 도전성 페이스트의 재료로서 에폭시 수지, 구리 분말은 일 예로서, 분산매로서 상기 폴리이미드 수지, 상기 불포화 폴리에스테르 수지 등 다양한 수지 조성물이 사용될 수 있으며, 도전물의 분말로 배선으로 이용될 수 있는 다양한 도전성 물질의 분말이 이용될 수 있다. A conductive material is disposed on both sides of the
베이스 기판(101)에 전자 빔(200)을 조사한다. 이때, 전자 빔(200)은 산소 분위기, 질소 분위기, 아르곤 분위기, 진공 분위기 및 대기 중 어느 하나에서 진행될 수 있다. 전자 빔(200)은 베타(β) 선일 수 있다. 전자 빔(200)을 조사하여 베이스 기판(101)의 절연물이 경화되어 절연 기판이 되고, 도전물은 베이스 기판(101)에 접착되어 제1 도전층들(102, 103)을 형성한다. 예를 들어, 도전성 페이스트는 도전층들(102, 103)로 전환됨과 함께 베이스 기판(101)의 양면에 상기 도전층들(102, 103)이 접착된다. And irradiates the
전자 빔(200)은 20 내지 500 kGy 도즈량으로 조사한다. 전자 빔(200)이 20kGy 미만인 경우에는 절연물이 불완전하게 경화된다.The
상기 절연물의 경화를 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다. The curing of the insulating material will be described in detail with reference to Fig.
도 2는 전자 빔(electron beam)을 이용하여 고분자 가교 및 경화 메커니즘을 도시한 것이다. 도 2에 따르면, 고분자 단량체, 또는 광개시제 등에 전자 빔을 조사하면(a), 전자쌍 결합이 깨져 라디칼(R·)을 형성한다(b). 상기 라디칼(R·)은 전기적으로 중성이나 홀전자를 가지므로 반응성이 크다. 따라서 상기 라디칼(R·)은 다관능성 모노머(n-, n+)와 가지형으로 결합함으로써(c) 망상 구조로 중합반응을 행한다(d). 따라서 상기 고분자 단량체는 망상 구조로 가교됨으로써 경화될 수 있는 것이다(e). 이와 같은 메커니즘에 의해 상기 절연물이 경화되어 프리프레그를 주 재료로 하는 베이스 기판(101)은 경화되어 절연성 기판으로 형성되고, 동시에 도전성 페이스트에 포함된 수지 조성물들이 경화되어 도전성 분말이 접촉한 상태로 경화되어 전기가 도통하는 도전층들(102, 103)이 형성되며, 나아가 상기 도전층들(102, 103)이 상기 절연성 기판에 접착될 수 있다. Figure 2 shows the mechanism of polymer crosslinking and curing using an electron beam. According to FIG. 2, when a polymer monomer or a photoinitiator is irradiated with an electron beam, (a) the bond of the pair of electrons is broken to form a radical (R) (b). The radical (R) has a high reactivity since it has electrically neutral or hole-electrons. Therefore, the radical (R) bonds with the polyfunctional monomer (n- and n +) in a branched form, and (c) the polymerization reaction is performed in a network structure (d). Therefore, the polymeric monomer can be cured by crosslinking in a network structure (e). The insulating material is cured by such a mechanism so that the
상기 전자 빔(200)은 전리 방사선을 이용하여 고분자 가교 및 경화를 행하는 것으로, 투과력이 우수하여 투과 깊이가 깊고, 금속에 대해서도 우수한 투과력을 갖는다. 따라서, 도 1에 도시된 실시 예와 같이 베이스 기판(101)의 양면에 동박을 배치하여 경화하는 때에, 베이스 기판(101)의 일면에만 전자 빔을 조사하여도 베이스 기판(101)의 양면에 모두 동박이 접착되어 도전층들을 형성가능하므로 공정을 간단히 할 수 있다. The
도 3은 광개시제에 따른 동막의 접착강도(Peel strength)를 나타내는 그래프이다. 실험 대상이 된 베이스 기판(101)은 광개시제로 트리아릴설포늄 헥사플루오로안티몬산염(triarylsulfonium hexafluoroantimonate sa)이 사용되고 절연물로 브로미네이티드 에폭시 레진 YDB424A80(brominated epoxy resin YDB424A80)이 사용되 며, 베이스 기판(101) 상면과 하면에 동막(102, 103)이 배치된다. 동막의 두께는 18㎛이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 광개시제가 1 중량% 포함된 경우 접착강도는 대략 최대 900gf이고, 광개시제가 2 중량% 포함된 경우 접착강도는 대략 최대 1350gf이지만, 광개시제가 0.5 중량% 포함된 경우 접착강도는 대략 최대 300gf로서, 광개시제가 1 내지 2 중량%가 포함된 경우는 광개시제가 0.5 중량% 포함된 경우에 비하여 동막(102, 103)과 베이스 기판(101) 사이 접착강도가 3 내지 4배 향상됨을 알 수 있다. 3 is a graph showing the peel strength of the copper film according to the photoinitiator. The
도 4는 전자빔의 도즈량에 따른 베이스 기판(101)의 경화도를 나타내는 그래프이다. 평가 대상은 광개시제로서 트리아릴설포늄 헥사플루오로안티몬산염과, 절연물로서 브로미네이티드 에폭시 레진 YDB424A80으로 이루어진 베이스 기판(101)과 베이스 기판(101)의 양면에 배치된 두께가 18㎛인 동막(102, 103)을 구비한 인쇄회로기판이 사용되었다. 4 is a graph showing the degree of curing of the
대조군(a)으로 액상의 베이스 기판의 경화도를 알아 보았으며, 실험군 1(b)로는 액상인 베이스 기판을 갖는 인쇄회로기판에 40 kGy 도즈량으로 전자 빔을 조사한 것, 실험군 2(c)는 60kGy 도즈량으로 전자 빔을 조사한 것, 실험군 3(d)은 80kGY 도즈량으로 전자 빔을 조사한 것으로 하였다. Experimental group 1 (b) was irradiated with a 40 kGy dose electron beam on a printed circuit board with a liquid base substrate. Experimental group 2 (c) was irradiated with 60 kGy The electron beam was irradiated with dose amount, and the experimental group 3 (d) was irradiated with electron beam at dose of 80 kGY.
전자 빔은 1MeV 에너지를 가지며, 7.64mA 최대 빔전류의 고전압 형 전자빔 가속기를 사용하여 조사하였다. The electron beam was investigated using a high voltage electron beam accelerator with 1 MeV energy and a maximum beam current of 7.64 mA.
그 결과 도 4을 참조하면, 대조군(a)은 열량의 변화가 심하며 특히 음의 영량 값을 가지는바, 액상임을 확인할 수 있다. 이에 반해, 실험군들(b, c, d)은 베 이스 라인(Baseline)이 없이 일정한 곡선을 유지하였다.As a result, referring to FIG. 4, it can be confirmed that the control group (a) has a significant change in calories and has a negative zero value. In contrast, the experimental groups (b, c, d) maintained a constant curve without baseline.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.It is intended that the present invention not be limited by the foregoing embodiments and the accompanying drawings, but rather by the appended claims, and that various changes, substitutions, and alterations can be made hereto without departing from the spirit of the invention as defined in the appended claims. It will be apparent to those skilled in the art that changes may be made.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a printed circuit board according to an embodiment of the present invention.
도 2는 전자 빔을 이용한 고분자 가교 및 경화의 메커니즘을 나타낸 도면이다. 2 is a view showing a mechanism of polymer crosslinking and curing using an electron beam.
도 3은 광개시제의 양에 따른 동막의 접착강도를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the adhesion strength of the copper film according to the amount of the photoinitiator.
도 4는 전자빔의 도즈량에 따른 베이스 기판의 경화도를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the degree of curing of the base substrate according to the dose of the electron beam.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
101: 베이스 기판 102, 103: 도전층101:
100: 인쇄회로기판 100: printed circuit board
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